home Mokslas Nuo nanotechnologijų iki genų inžinerijos

Nuo nanotechnologijų iki genų inžinerijos

Ko gero, viena svarbiausių žmonijos istorijos liudininkių yra tų pačių žmonių rankomis sukurta medicina. Netgi šiandien, atradus šimtus ar tūkstančius metų skaičiuojančius žmogaus palaikus, apie šio žmogaus aplinką sprendžiama iš dantų būklės ir taikytų jų ligų gydymo metodų.

 

Būtent dar prieš tūkstančius metų žmogaus noras pagyti po traumų, atsikratyti blogos savijautos privertė ieškoti būdų, kaip padėti ir sau, ir savo artimiesiems. Neegzistuojanti sąvoka „medicina“ bei visiškas neišprusimas lėmė šamanų, raganių atsiradimą bei įvairius ligų gydymą pasitelkiant tik burtus ir pramanus.

 

Tiesa, tai ir pavertė žmogų labiausiai išsilavinusia šios planetos būtybe, nes nesėkmingas gydymas burtais skatino ieškoti tiesos. Net patys šamanai, mažėjant gentainių pasitikėjimu jais, pradėjo gydymui naudoti įvairias aplinkinėje terpėje augančių žolelių sudėtines dalis ar iš jų pagamintus nuovirus. Deja, homeopatinių gydymo metodų neužteko, todėl pamažu gentyse pradėti taikyti ir praktiniai chirurginiai gydymo metodai.

 

Dabar medicina pasiekė tokį lygį, kad neretas gydomės vien skaitydami įvairias knygas apie mediciną arba ieškodami informacijos apie medikamentinį ligų gydymą internete. Kai toks gydymasis nepadeda, kreipiamės į sumanesnius medicinos darbuotojus – gydytojus.

 

Nors vos prieš šimtą metų gydytojo atvykimas pas pacientą dažnai pasitarnaudavo tik „likusio“ laiko nustatymui, šiandienos medicina bent iš dalies pagelbėja netgi tiems, kuriems padėti jau nebeįmanoma. Ir tai – tik vienas iš daugelio medicinos tobulėjimo etapų. Ilgus šimtmečius žmones gydę gydytojai tikriausiai svajojo, tačiau turbūt net patys netikėjo, kad XXI amžiaus medicina pasieks tiek daug, ir tai vis dar bus – ne pabaiga.

 

Apie stebinančius medicinos pasiekimus bei kas kartą keliamus naujus tikslus Prienų krašto vasaros šventės metu vykusioje konferencijoje pasakojo ir Prienų „Žiburio“ gimnazijos absolventas, biologas, biochemijos mokslų daktaras, Ciuricho universiteto Šveicarijoje doktorantas, docentas Algirdas Žiogas.

 

Prienuose gimęs, užaugęs ir I vidurinę mokyklą 1988 m. sidabro medaliu baigęs A. Žiogas, Vilniaus universiteto Gamtos mokslų fakultete baigė biologijos studijas. Trečiame kurse pasirinko genetikos specializaciją ir įsidarbino Biochemijos institute. Vėliau, baigęs Vilniaus universitetą ir pradėjęs dirbti Biochemijos institute, ieškojo vietos doktorantūros studijoms ir 1996 m. išvyko į Ciuricho universitetą Šveicarijoje.

 

Ilgą laiką dirbo vėžio, žmogaus imunodeficito viruso bei audinių inžinerijos ir kamieninių ląstelių tyrimų srityse, dalyvavo kuriant mokslines laboratorijas bei vykdant didelius tarptautinius Europos Sąjungos, Šveicarijos nacionalinio mokslo fondo ir farmacijos kompanijų „Novartis“, „Roche“ finansuojamus mokslinius projektus. Tačiau 2014 m., po 18 metų darbo Šveicarijoje, su šeima grįžo į Lietuvą.

 

Šiuo metu A. Žiogas yra Inovatyviosios medicinos centro Kamieninių ląstelių biologijos skyriaus mokslo darbuotojas, Kamieninių ląstelių tyrimo centro, koordinuojančio Lietuvos kamieninių ląstelių klasterį, tyrimų ir vystymo direktorius, Vilniaus Gedimino technikos universiteto Chemijos ir bioinžinerijos katedros docentas, taip pat įvairių biomedicinos tyrimų vadovas.

 

Pasak jo, jeigu iki XX amžiaus pabaigos sveikatos apsaugos sistema tenkinosi farmacijos, biologiniais vaistais ir medicinine įranga, XXI amžiaus mediciną papildė dar trys sveikatos apsaugos galimybės – ląstelių terapija, nanoįrenginiai ir robotai.

 

Vienu svarbiausių įvykių medicinos istorijoje dr. A. Žiogas laiko 1967 m. gruodžio 3 d. Keiptaune, Pietų Afrikos Respublikoje (PAR), atliktą pirmąją pasaulyje širdies transplantacijos operaciją. Tai buvo pirmasis žmonijos žingsnis į žmogaus pagrindinio agregato – kraujotakos– „remontą“ ir atnaujinimą iš esmės.

 

Atsižvelgiant į tai, jog, Pasaulio Sveikatos Organizacijos (PSO) duomenimis, kasmet nuo širdies kraujagyslių ligų pasaulyje miršta 17,3 mln. žmonių (Lietuvoje 56,1 proc. mirties atvejų yra dėl širdies kraujagyslių ligų), visame pasaulyje itin didelės mokslininkų pajėgos buvo mestos šių, didžiausią aukų skaičių nusinešančių ligų priežastims suvaldyti. Šią užduotį sprendė ir biochemijos mokslų daktaras iš Prienų.

 

Nors žmonija išmoko sėkmingai persodinti įvairius organus, tačiau tai problemos neišsprendė. Donorų, galinčių atiduoti savo organus įvairių sutrikimų kamuojamiems pacientams, yra net kelis kartus mažiau negu jų laukiančiųjų. Todėl daug pacientų, nesulaukę savo eilės, išeina iš pasaulio, kuris jau moka juos išgydyti, bet negali. Tuo tarpu, ištobulėjus medicinai, pagerėjo ne tik žmonių sveikata, bet ir jų gyvenimo perspektyvos. Išaugus vidutiniam amžiui ir esant kokybiškai medicininei priežiūrai, pasaulyje daugėja pagyvenusių žmonių. Tų, kuriems labiausiai reikia medicininės pagalbos bei naujų savo funkcijas prarandančių organų.

 

Todėl medicinai teko į viską pažvelgti nauju ir kartu jau seniai fantastiniuose romanuose aprašytu būdu – sukurti dirbtinius audinius bei mechaninius pakaitalus. Tiesa, daugelis jau esame girdėję (ar net nešiojame) apie įvairius protezus bei širdies stimuliatorius, tačiau naujoji, ateities, medicina sugeba ne tik pakeisti žmogaus kūną, bet ir jį atkurti – regeneruoti.

 

Vienas iš tokių būdų – kraujagyslių stentai. Juos kuriant ir pritaikant ypač pasitarnavo dar XX amžiaus pabaigoje sėkmingai išsivysčiusios nanotechnologijos, kurios leido sukurti mikroskopinio dydžio detales ir net robotus. Tokie „kūriniai“ lengvai telpa žmogaus kūno siauriausioje vietose – kraujagyslėse. Tiesa, kraujagyslės laikui bėgant susiaurėja ir nepraleidžia nieko, net kraujo dalelių, o kraujagyslių operacija ar keitimas, ypač širdies plote, yra per sudėtingas. Tokiu atveju pasitarnauja stentai – plastikiniai cilindro formos tinkleliai, kurie, į kraujagyslę įvedus ypatingai ploną zondą, oro balionėliu išplečiami iki kraujagyslės angai prilygstančio pločio ir lieka kraujagyslėje tarsi jos šonus prilaikanti armatūros konstrukcija.

 

Tiesa, šis tinklelis, kaip ir kraujagyslės, ilgainiui aplimpa (apauga) įvairiomis keliaujančiomis kraujagyslėmis dalelėmis. Ir štai – į pagalbą sprendžiant šią problemą atskubėjo dr. A. Žiogas kartu su savo komanda. Biochemijos specialistai eksperimentuodami atrado titano ir kitų cheminių elementų junginį, kuris kraujagyslėse lengvai prisitaiko, o jo paviršius tampa „nelipnus“ įvairioms dalelėms, todėl maksimaliai sumažina pakartotinio kraujagyslės užsikimšimo galimybę.

 

Tiesa, visiems šiems tyrimams, vengiant žmonių bei gyvūnų kankinimo bei pažeidimo rizikos, prireikė gana netikėtos eksperimentinės kraujagyslių sistemos. Tam pasitarnavo neišsivystę viščiukų embrionai – kiaušiniai. Pasak dr. A. Žiogo, vištų augintojai gana greitai atpažįsta, kuris kiaušinis yra „valgomas“, o kuriame jau slypi gyvybės užuomazgos. „Nevalgomuosiuose“ kiaušiniuose laboratorijoje vos per 3–6 dienas išsivysto kraujagyslių tinklas – vizualiai patogus ir ne toks žiaurus kraujagyslių tyrimo metodas.

 

Kraujagyslių bandymai ypač pasitarnavo ne tik aptinkant būdus, kaip išplėsti ar gydyti kraujagysles, bet ir bandant biologiškai stimuliuoti arba stabdyti kraujagyslių augimą. Šie bandymai davė pradžią toliau sėkmingai vystomam tyrimų etapui – gydymui kamieninėmis ląstelėmis.

 

Eksperimentai leido aiškiau suprasti kamieninių ląstelių kilmę, egzistenciją bei jų pritaikymą gydymui. Žmogaus organizmui augant, kinta ne tik jo kūnas, bet ir ląstelės. Ilgainiui atsiranda įvairių sutrikimų ir ligų, o norint jas sėkmingai išgydyti, reikia tiksliai „nuskaityti“ unikalų pirminį žmogaus „kodą“ – pačią pirmąją, kamieninę ląstelę, kad remiantis ta informacija būtų galima sukurti gydymui tinkamus biopreparatus. Tokie preparatai leistų žmogaus ląstelėms įsisavinti pirminę, švarią informaciją ir galėtų atkurti pirminę sveikos ląstelės būseną. Nors kai kuriose valstybėse kamieninių ląstelių bankų idėja yra blokuojama ir įvairių bendruomenių nepalaikoma, visgi tobulėjant galimybei „perprogramuoti“ ląsteles, ji jau tampa realia.

 

Negana to, medicina neapsiriboja vien organizmo gydymu. Pasaulyje atsiradus trimatės erdvės spausdintuvams, galintiems sukurti erdvinį daiktą, ši technologija atkeliavo ir į mediciną. Dėl įvairių traumų prarastos ar nuo gimimo neturimos kūno dalys gali būti sukurtos pažangiausiose medicinos laboratorijose. Tiesa, būtent kamieninių ląstelių kodas išspręstų ir dar vieną transplantacijos problemą. Organizmas kartais „atmeta“ svetimą organą. Tuo tarpu pagal unikalią žmogaus odą „atspausdintas“ organas „prigytų“ lengviau.

 

Pamažu judėdama į priekį ateities medicina jau gali pasiūlyti dar vieną alternatyvų gydymo metodą – ląsteles „žudikes“ - antigenus. Iš sergančio žmogaus paimtas kraujo daleles galima suskaidyti ir grąžinti atgal „šiek tiek“ pakeistas – su įdiegta biochemine molekule, kuri kūne gautų signalą daugintis ir naikinti pakeliui sutiktas piktybines, pvz., sunkios infekcijos, vėžio, ŽIV daleles.

 

Dar didesnis šuolis medicinos laukia kitoje genetikos srityje – DNR inžinerijoje. Pritaikant Vilniaus universiteto Biotechnologijos instituto Baltymų-nukleorūgščių sąveikos tyrimų skyriuje profesoriaus Virginijaus Šikšnio vykdomus CRISPR (angl. Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats – „taisyklingai pertraukti trumpi susitelkę palindrominiai pasikartojimai“) tyrimus, galbūt jau netolimoje ateityje bus galima suskaidyti žmogaus genetinį DNR kodą, paimti polinukleotidinę grandinę ir joje dalį esamos informacijos pakeisti „gydomuoju“ kodu. Jį grąžinus žmogui, organizmas pats susirastų onkologinių, ŽIV ar kitų ligų pažeistas ląsteles ir jas pats pagydytų, sunaikindamas virusines ląsteles.

 

Informuojame, kad šioje svetainėje naudojami slapukai. Toliau naršydami svetainėje sutinkate, kad slapukai atsirastų Jūsų įrenginyje. Savo duotą sutikimą bet kada galėsite atšaukti ištrindami įrašytus slapukus. Daugiau informacijos.

Slapukas yra nedidelė teksto rinkmena, kuri, apsilankius svetainėje, išsaugoma Jūsų kompiuteryje arba greitojo ryšio įrenginyje. Dėl jo interneto svetainė tam tikrą laiką gali „atsiminti“ Jūsų veiksmus ir parinktis (pvz., registracijos vardą, kalbą, šrifto dydį ir kitas rodymo parinktis), dėl to Jums nereikia kaskart jų iš naujo įvedinėti, lankantis svetainėje ar naršant įvairiuose jos puslapiuose.

Close