„Pasaulio Lietuvos“ priede skelbiame vieno iš 2012-ųjų mokslo premijos užsienio lietuviams gavėjų dr. Skirmanto Kriaučionio prisistatymą skirtą internetinės „Mokslo Lietuvos“ skaitytojams. Ir norėtume priminti, kad jau lapkričio 8 d. LR Švietimo ir mokslo ministerijos Ovaliojoje salėje bus pagerbti visi trys išrinktieji mokslininkai – Vilius Lėnertas, Romualdas Kriaučiūnas ir Skirmantas Kriaučionis.
Padėka
Visų pirma noriu padėkoti LR Švietimo ir mokslo ministerijai už premijos paskyrimą. Esu nuoširdžiai dėkingas prof. dr. Monikai Petraitei ir doc. dr. Sauliui Šatkauskui už pasitikėjimą, kandidatūros pateikimą ir sugaištą laiką ruošiant paraišką. Taip pat prof. dr. Daivai Rastenytei, dr. Arvydui Lubiui, prof. dr. Arvydui Janulaičiui, prof. dr. Sauliui Klimašauskui ir Rūtai Freitakaitei už rekomendacijas.
Postūmis
Du esminiai pomėgiai susiformavo dar vidurinėje mokykloje ir nulėmė karjeros pasirinkimą, atvedusį į molekulinės biologijos tyrėjo kelią. Pirmas – tai susidomėjimas gamta, medicina ir chemija. Domėjimasis gamta atsirado turbūt iš paprasčiausių iškylų, kurios visada atnešdavo šūsnį teigiamų emocijų. Vėliau tai peraugo į norą pažinti gamtą tiksliau. Antras pomėgis – skaitymas ir ypač mokslinės fantastikos knygos atvėrė nežinomybės pažinimą, kaip svarbiausia tikslą. Žiulis Vernas buvo vienas iš kertinių vedlių, kurio knygose mokslas tampa esminiu nuotykių varikliu. Prisimenu savo pasipiktinimą mokslinės fantastikos stoka pasaulinės literatūros pamokose mokykloje. Kartu šie pomėgiai ir nulėmė, kad besivaržant tarp biologijos ir medicinos studijų pasirinkimo, nugalėjo biologija. Turbūt svarbiausias veiksnys nulėmęs sėkmingą minėtų pomėgių ugdymą buvo visapusiškas tėvų palaikymas ir stimulas, perkant knygas, skolinantis mikroskopą ir itin stengiantis lavinti žinias.
Studijos
Studijos Vytauto Didžiojo Universitete (VDU) suteikė stiprų universitetinį išsilavinimą. 1995 m. VDU dar neturėjo pakankamai dėstytojų visiems dalykams, reikalingiems biologo paruošimui, tačiau ši problema buvo labai sėkmingai sprendžiama pasikviečiant geriausius dėstytojus iš kitų universitetų. Galimybė daryti baigiamąjį bakalaurinį darbą Biotechnologijos institute, prof. dr. Sauliaus Klimašausko laboratorijoje suteikė ne tik eksperimentinių žinių, bet ir fundamentaliai nulėmė tolesnių tyrimų kryptį. Pabaigęs bakalauro studijas VDU įstojau į Vilniaus universiteto biochemijos magistrantūrą. JAV ir kai kuriose Europos valstybėse norint studijuoti doktorantūrą, nėra būtina baigti magistrantūros studijas, todėl nedelsiant ėmiausi ieškoti galimybės studijuoti užsienyje. Išsiunčiau paraiškas į keletą universitetų, skirdamas ypatingą dėmesį universitetams, kuriuose dirbama genų terapijos klausimais. Genų terapija tyrinėjančios laboratorijos siekia sukurti metodus, kurie padėtų gydyti genetines ligas, kurios išsivysto esant mutacijai žinomame gene (pvz., cistinė fibrozė išsivysto esant mutacijai CTFR gene). Tačiau su genų terapija neteko dirbti, nes laimėjęs Darwin Trust stipendiją ir susitikęs su potencialiais vadovais pasirinkau prof. Adriano Birdo (Adrian Bird) laboratoriją. Esminis lūžis įvyko, kai atvykus į laboratoriją prof. Adrianas Birdas paklausė – ką nori tyrinėti? Galimybė daryti „ką noriu“ pagimdė iniciatyvą ieškoti įdomių idėjų, nuodugniai analizuojant esamus duomenis.
Mokslinė veikla
Pasirenkant projektą neteko ilgai galvoti, nes kaip tik tuo metu prof. Huda Zoghbi publikavo rezultatus rodančius, kad neurologinio Reto sindromo priežastis yra mutacijos MECP2 gene, kurio biochemines funkcijas ir tyrė prof. Adrianas Birdas. Taip pat prof. Adriano Birdo laboratorijoje buvo sukurtos pelės, kurioms pašalintas Mecp2 genas. Šie veiksniai sąlygojo mano pasirinkimą studijuoti Mecp2 geno funkciją naudojant peles, kaip modelinį organizmą.
Reto sindromas pastebimai pasireiškia 6–18 mėn. kūdikiams, dažniausia mergaitėms, kai pastebima elgsenos regresija. Kūdikis praranda įgytus kalbos, rankų naudojimo ir kitus įgūdžius. Simptomams stabilizavusis pasireiškia stereotipiniai ,,rankų plovimo“ judesiai, kalbos nebuvimas, epilepsijos priepuoliai, judėjimo ir kvėpavimo sutrikimai bei sunkus protinis atsilikimas. Dabar yra žinoma, kad daugiau negu 80 % Reto sindromą turinčių pacientų turi mutaciją MECP2 gene. Šiuo metu MECP2 geno mutacija yra netgi naudojama Reto sindromo diagnozei patvirtinti. Mutacijų katalogavimas gali būti ypač svarbus šaltinis ieškant funkciškai svarbių baltymo regionų, todėl kartu su dr. Brianu Hendrichu ir dr. Davidu Millbandu sukūrėme pirmą internetinę MECP2 mutacijų ir pacientų simptomų duomenų bazę (www.mecp2.org.uk). Apibendrinus sukauptus duomenis pastebėjome, kad daugiausia Reto sindromą sukeliančių mutacijų yra aptinkama dviejuose domenuose: sąveikos su DNR domene ir transkripcijos slopinimo domene. Detaliai analizuojant geno struktūrą, nustatėme, kad galimas alternatyvus MECP2 RNR sukirpimas. Eksperimentais pavyko patvirtinti šią geno savybę, tačiau biologinė MECP2 baltymo isoformų funkcija iki šiol nėra aiški.
Tyrinėjant genų ekspresijos pokyčius pelių smegenyse, esant mutacijai Mecp2 gene, pavyko identifikuoti genus su pakitusia ekspresija, kurie atskleidė pakitimus mitochondrijų funkcijoje ir glukokortikoidų atsako reguliavime. Tiriant genų ekspresiją smegenyse susidūrėme su pagrindine problema, kurią sukelia didelė ląstelių įvairovė (pav. 1). Svarbūs genų ekspresijos pokyčiai vykstantys specifinėse ląstelėse gali likti nepastebėti analizuojant visą audinį ar anatominį regioną. Metodai, naudojami norimo ląstelių tipo praturtinimui iš kraujo, yra netinkami smegenų ląstelėms, nes smegenų ląstelių topologija yra labai sudėtinga ir trapi (pav. 1). Elegantišką šios problemos sprendimą pelėms sugalvojo prof. Nathanielis Heintzas. Šio sprendimo esmė buvo sulieti ribosominį baltymą su žaliai fluorescuojančiu baltymu (eGFP), tuo būdu įvedant „rankeną“ leidžiančią atskirti eGFP pažymėtas ribosomas nuo nepažymėtų, panaudojant antikūnius, giminingus eGFP baltymui. Išgryninant ribosomas yra parenkamos sąlygos, kurių metu išsaugoma ribosomos asociacija su transliuojama mRNR, kuri gali būti vėliau atskirta ir kiekybiškai išanalizuota. Specifinė šio, eGFP pažymėto, baltymo ekspresija norimose ląstelėse pasiekiama panaudojant promotorius, kurie yra veiklūs tik tam tikrose ląstelėse, patalpinus juos į transgenines peles. Šio metodo originalumas paskatino mane kreiptis į prof. Nathanielį Heintzą su užklausa apie galimybes dirbti kartu. Galop teko kraustytis iš Edinburgo į Niujorką. Tęsiant mano susidomėjimą branduolio funkcija nuspręsta ištirti nervinių ląstelių branduolių ypatumus. Kriaušinių (Purkinė) ir grūdėtųjų (granule) ląstelių branduoliai skiriasi ne tik savo dydžiu, bet ir chromatino išsidėstymu. Chromatino skirtumai paskatino ieškoti galimybės išgryninti šių ląstelių branduolius, tuo būdu atveriant kelius biocheminėms analizėms. Paprasta sferinė branduolių topologija bei eGFP sulietų ribosomų lokalizacija branduolėlyje leido išsigryninti branduolius panaudojant FACS metodą. Žinant, kad 5-metilcitozinas yra svarbi ir vienintelė DNR modifikacija stuburiniuose, mes ketinome kiekybiškai įvertinti 5-metilcitozino kiekį kriaušinėse ir grūdėtose ląstelėse. Panaudojus plonasluoksne chromatografija paremtą metodą, pastebėjome papildomą signalą. Nuosekliai tirdami išsiaiškinome, kad signalo priežastis yra 5-hidroksimetilcitozino egzistavimas DNR (pav. 2). Prireikė daug eksperimentų norint save įtikinti, kad šioje intensyviai studijuojamoje molekulėje yra dar neaprašytas komponentas. Šios DNR modifikacijos atradimas padėjo pasiūlyti mechanizmus paaiškinančius 5-metilcitozino virsmus ir uždavė papildomų klausimų apie DNR modifikacijų vaidmenį ląstelės ir organizmo funkcijai.
Šiuo metu mano vadovaujama grupė gvildena 5-hidroksimetilcitozino funkciją smegenų ir kraujo ląstelėse. Susidomėjimas kraujo ląstelėmis atsirado kelioms laboratorijoms pastebėjus, kad fermentas katalizuojantis 5-hidroksimetilcitozino susidarymą genome (TET2) yra dažnai mutavęs mielodisplazijos sindromuose ir mieloidinės leukemijos atvejais. Tikimės, kad tolesni 5-hidroksimetilcitozino tyrimai padės atskleisti smegenų ląstelių funkcinius ypatumus bei kraujo vėžio formavimosi mechanizmus.
Iliustracijos:
2012 m. lapkričio 6 d.