Būtent Dainius yra pirmosios iGEM (angl. International Genetically Engineered Machine) komandos Lietuvoje ir Baltijos šalyse įkūrėjas. Jau dvejus metus lietuvių komandos šiame metiniame tarptautiniame sintetinės biologijos konkurse pelnė aukso apdovanojimus. Čia komandos, sudarytos iš įvairių disciplinų atstovų, kuria sudėtingus projektus ir pristato mokslo idėjas visuomenei. iGEM konkursas išskirtinis tuo, kad didžioji dalis atliktų projektų yra pritaikomi praktikoje, sprendžiant aktualias problemas aplinkosaugos, medicinos, vaistų gamybos ir kitose srityse.
Šiemet lietuvių komanda didžiausiame pasaulyje sintetinės biologijos ir genų inžinerijos konkurse iGEM Bostone varžysis jau trečius metus iš eilės, o jos nariai tikisi pasiekti ne prastesnių rezultatų nei ankstesniais metais. Dainius Tautvaišas prieš komandai pradedant darbus laboratorijoje dalinasi įžvalgomis apie sintetinę biologiją, jos svarbą ir tai, kokias globalias problemas ji sprendžia ir kaip geros idėjos garsina Lietuvą pasaulyje.
– Nuo ko prasidėjo iGEM?
– iGEM konkursas atsirado 2003 metais. Tai kertinis įvykis sintetinės biologijos mokslo istorijoje, nes šie metai yra laikomi ir pačios sintetinės biologijos proveržio data. Konkursą įkūrė inžinieriai iš Masačiusetso technologijos instituto (MIT), pastebėję, kad tradicinei biologijai trūksta inžinerinio požiūrio į gyvosios gamtos pasaulį. Tikriausiai prisiminę, kaip mokykloje iš standartinių elektronikos detalių jie sukonstruodavo radijo imtuvus, mokslininkai šį principą pritaikė ir kuriant naujas biologines sistemas.
– Kuo šis konkursas ypatingas?
Sintetinė biologija galėtų išspręsti ir iškastinio kuro išteklių trūkumą, panaudodama tokius organizmus kaip dumbliai arba mielės, kurie dėl savo savybių gali būti laikomi atsinaujinančiais šaltiniais.
– Studentai, kurie dalyvauja šiame konkurse, nebūtinai turi studijuoti biologiją ar biochemiją, nes konkursas orientuotas ne vien į eksperimentus laboratorijoje. Studentai patys sugalvoja savo projekto idėją ir turi ją realizuoti nuo pradžios iki pabaigos. Tai apima ir marketingo, ryšių su visuomene, žmogiškųjų praktikų sritis. Būtent šiais studentų savarankiškumo ir universalumo aspektais konkursas skiriasi nuo bet kokios praktikos, kai studentai ateina pas tyrėją ir dirba jo pasiūlyta tema. Taip pat iGEM dalyviai siekia, kad projektas būtų aktualus visuomenei. Pavyzdžiui, pernai Lietuvos iGEM komanda ieškojo metodo, kuris galėtų pagerinti sergančiųjų paveldima liga – fenilketonurija – gyvenimo kokybę. Todėl komandos nariai aktyviai dalyvavo ne tik susitikimuose su gydytojais-specialistais ir liga sergančiais asmenimis, bet ir švietė visuomenę apie paveldimąsias ligas ir jų gydymą.
– Kas yra sintetinė biologija? Kodėl ši mokslo šaka yra svarbi?
– Sintetinė biologija yra XXI amžiaus biologijos sritis, apjungianti informacines technologijas, tiksliuosius mokslus ir iki šiol sukauptas klasikines biologijos žinias. Taikydami sintetinės biologijos metodus, šių dienų biologai geba naujai panaudoti seniai atrastas tyrimų priemones, tapti ne tik naujų biologinių sistemų atradėjais, bet ir jų kūrėjais. Sintetinės biologijos pamatai – fundamentalios kitų mokslų žinios, todėl ir modernios biologinės sistemos yra kuriamos taikant „visumos vietoje dalelės“ principą, o ne kaip anksčiau – atliekant minimalius pakeitimus, pavyzdžiui į ląsteles įvedant vos vieną arba du genus. Sintetinės biologijos metodai leidžia neįtikėtinai efektyviai kurti naujas mikroorganizmų formas.
– Kokias globalias problemas tai gali išspręsti?
– Atradimai sintetinės biologijos moksle gali pagelbėti sprendžiant beveik visas su gyvąja gamta susijusias problemas maisto pramonės, aplinkosaugos, sveikatos ir kitose srityse. Tai galima iliustruoti tokiu pavyzdžiu: šiuo metu grėsminga pasaulinė ekologinė problema – palmių kirtimas siekiant išgauti palmių aliejaus. Problema galėtų būti išspręsta sukuriant organizmus, kurie gamintų šio aliejaus pakaitalą. Taip pat, sintetinė biologija galėtų išspręsti ir iškastinio kuro išteklių trūkumą, panaudodama tokius organizmus kaip dumbliai arba mielės, kurie dėl savo savybių gali būti laikomi atsinaujinančiais šaltiniais.
– Kaip susidomėjai sintetine biologija?
– Dar studijuodamas biochemiją supratau, kad fundamentinis mokslas mane menkai traukia. Susidomėjimą labiau žadino naujų išradimų pritaikymas kasdienėje praktikoje. Kai 2010 metais pradėjau bakalauro studijas, apie sintetinę biologiją dar buvo kalbama mažai, tačiau kasmet ši sritis vis sparčiau tobulėjo ir taip išpopuliarėjo, kad magistro baigiamąjį darbą pradėjau rašyti jau būtent sintetinės biologijos tema. Mane labiausiai žavi, kad biologai gali panaudoti jau atrastus dalykus ir kurti jiems naujus pritaikymo būdus, o į bakterijas ir kitus mikroorganizmus pažvelgti nauju kampu. Sintetinė biologija mokslininkams leido mikroorganizmus supaprastinti iki smulkiausių dalių ir jas keisti pagal individualius poreikius.
– Kaip pats atsidūrei iGEM?
– Edinburgo universitetas, kuriame studijavau, yra vienas iš seniausiai iGEM konkurse dalyvaujančių universitetų. Būtent dėstytojai studentams pristatė konkursą, o savarankiškai daugiau pasidomėjęs supratau, kad tai yra tobula galimybė realizuoti savo idėjas.
– Kaip kilo mintis įtraukti į šį konkursą ir Lietuvą?
Tikiu, kad dabar, biologijai perimant inžinerijos mokslo metodus, sintetinė biologija taps šio amžiaus revoliucine sritimi, kuri reikšmingai prisidės gerinant visuomenės gyvenimo kokybę.
– Visada žinojau, kad Lietuvoje yra labai stiprus biotechnologijų sektorius, o universitetai gerai ruošia biologijos mokslo specialistus. Dar dalyvaudamas Lietuvos moksleivių olimpiadose jutau, kad konkurencija šioje srityje yra didelė. Vis dėlto, supratau ir tai, kad visas šis jaunosios kartos potencialas nėra pilnai išnaudojamas, nors valstybė ir stengiasi skatinti mokslininkų inovatyvumą, verslumą bei įsitraukimą į visuomeninę veiklą.
XX amžius yra vadinamas sintetinės organinės chemijos amžiumi, nes buvo sukurta daugybė vaistų, išgelbėjusių šimtus milijonų gyvybių. Tikiu, kad dabar, biologijai perimant inžinerijos mokslo metodus, sintetinė biologija taps šio amžiaus revoliucine sritimi, kuri reikšmingai prisidės gerinant visuomenės gyvenimo kokybę. Lietuvoje tai – puiki niša tobulėjimui. Čia studijuoja daug gabių žmonių, o dalyvavimas iGEM konkurse jiems padeda dar sparčiau mokytis ir realizuoti savo talentus pasauliniu mastu.
– Ką „Vilnius-Lithuania“ iGEM komanda jau pasiekė?
– Komandą Lietuvoje įkūriau prieš dvejus metus po to, kai iGEM pristačiau vietinėje mokslinėje konferencijoje. Mačiau, kad konkursu domisi ir Vilniaus universiteto profesoriai, ir studentai, tačiau tuo metu trūko žmogaus, kuris viską pradėtų. Taip pat, akademinei bendruomenei trūko supratimo, kaip tiksliai dalyvauti konkurse.
Atlikdamas praktiką pas prof. Virginijų Šikšnį, pasiūliau jam globoti pirmąją komandą. Profesoriui sutikus, žalia šviesa buvo uždegta pirmųjų dalyvių paieškai. Pakviečiau studentę Ingridą Olendraitę, kuri tapo pirmosios komandos kapitone. Vėliau komandai perdaviau visą savo patirtį ir, išvykęs tęsti studijų į Edinburgą, instruktavau narius nuotoliniu būdu.
Lietuvos komanda konkurse dalyvavo jau dvejus metus paeiliui ir abu kartus iškovojo aukso medalius. Be to, abejus metus komandų projektai buvo nominuoti tarp penkių geriausių projektų savo srityse. Žinant, kad 300 dalyvaujančių komandų išsiskirsto per 8 konkurso sritis ir kiekvienai iš jų tenka po 4 ar 5 nominacijas, tai yra tikrai didelis pasiekimas. 2015 metais buvome nominuoti fundamentalaus proveržio srityje, o 2016 metais patekome tarp penkių geriausių projektų medicinos srityje.
– Remiantis asmenine ir iGEM patirtimi, kas yra svarbiausia šiuolaikiniams mokslininkams?
Akivaizdu, kad kai mokslininkai užsisėdi laboratorijose ir žinias įgauna tik skaitydami straipsnius ar knygas, kartais jie pamiršta žmogiškąjį aspektą.
– Bendrauti su visuomene. Svarbu, kad bet kurio mokslinio projekto planavimo stadijoje dalyvautų kuo platesnis žmonių, atstovaujančių skirtingas interesų sritis, ratas. Dažnai nutinka taip, kad mokslininkai tik jau kažką išradę patikrina, kaip tas dalykas paveiks visuomenę. Mokslas labai dažnai juda greičiau nei vystosi visuomenės požiūris teisės, etikos ir moralės klausimais. Jei šie dalykai prasilenkia, atsiranda aršūs draudimai ir baimės, todėl nuolatinė komunikacija tarp mokslo, valdžios atstovų, visuomenės ir nevyriausybinių organizacijų yra raktas į pažangą ir gyvenimo kokybės gerėjimą. Sklandi partnerystė užkirstų kelią tokiems skandalams, kaip nepamatuota kritika genetiškai modifikuotų maisto produktų atžvilgiu. Dauguma mokslininkų dabar pripažįsta, kad tokie produktai yra nekenksmingi.
Kitu pavyzdžiu galėtų būti Edinburgo universiteto komanda, iGEM konkursui sukūrusi arseno (kenksmingo cheminio elemento) nustatymo sistemą – biosensorių. Apsinuodijimas arsenu gali sukelti įvairių organų pažeidimus, kurie pasireiškia tik po maždaug dvidešimties metų ramaus laikotarpio. Taigi, komanda sukūrė bakterijas, gebančias pajusti skirtingą arseno koncentraciją geriamajame vandenyje ir nusidažyti šviesoforo spalvų principu. Šis jų išradimas sėkmingai veikė. Konkurse komanda buvo apdovanota, o po poros metų ši idėja virto „startuoliu“, kurį įgyvendinant komandos nariai išvyko į Nepalą, šalį, kurioje arseno problema yra itin opi. Bendraudama su vietiniais gyventojais Edinburgo universiteto komanda sužinojo, kad niekas toje šalyje jų išradimo nenaudos, nes paaiškėjus, kad gyventojo šulinys užterštas, greitai pasklis kalbos, jog jo vaikai ateityje galimai sunkiai sirgs. Tai reikš didelę tikimybę šiems vaikams niekada nerasti sutuoktinio ir nepratęsti giminės.
Akivaizdu, kad kai mokslininkai užsisėdi laboratorijose ir žinias įgauna tik skaitydami straipsnius ar knygas, kartais jie pamiršta žmogiškąjį aspektą. Sintetinė biologija ir ypač iGEM konkursas, skatindamas studentų bendravimą su visuomene, bando šiai problemai užkirsti kelią.
– Kokie „Vilnius-Lithuania“ iGEM komandos ateities tikslai?
Sieksime ir toliau išlaikyti aukščiausią pasiekimų lygį ir komandos tobulėjimą. Pirmąją komandą sudarė tik septyni žmonės, o šiemet į atrankas susirinko beveik šimtas studentų, iš kurių atrinkome penkiolika. Jei ir toliau susidomėjimas konkursu Lietuvoje sparčiai augs, teks plėsti savo veiklą, nes taps sunku sutilpti vienoje laboratorijoje. Tikiuosi, kad ir viešasis sektorius pripažins, jog įnešame reikšmingą indėlį į studentų bei visuomenės švietimą. Toliau bendradarbiausime su Lietuvos universitetais, skatinsime jų tarpusavio ryšius. Šiemet pirmą kartą komandoje yra dalyvė iš Vilniaus Gedimino technikos universiteto. Planuojame įkurti ir moksleivių komandą ir taip ruošti ateities „Vilnius-Lithuania“ iGEM komandų narius, o svarbiausia – pasaulinius mokslo lyderius.
