Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centre (VU GMC) dirbančio išskirtinio profesoriaus, epigenetiko Sauliaus Klimašausko kelias į mokslo olimpą prasidėjo Vilniaus 15-ojoje vidurinėje mokykloje (dab. Žvėryno gimnazija). Didelę įtaką būsimajam mokslininkui padarė garsus chemijos mokytojas Jonas Lagunavičius, išugdęs visą plejadą dabar žinomų chemikų ir biochemikų.

VU GMC direktorius dr. Gintaras Valinčius pristatydamas prof. S. Klimašauską prisiminė, kad abu pas J. Lagunavičių lankė chemijos būrelį. „Vėliau abu įstojome į VU Chemijos fakultetą. Sauliaus kelias sutapo su visa epocha, aukštųjų technologijų pramonės atsiradimu, aukščiausio lygio mokslo Lietuvoje užgimimu“, – kalbėjo VU GMC vadovas.

Po organinės chemijos studijų profesorius Eugenijus Arvydas Janulaitis, biotechnologijos mokslo eros Lietuvoje pradininkas, prof. S. Klimašauską pakvietė sukauptas žinias pritaikyti biologijos problemoms tirti. Prieš pradėdamas darbą tuomečiame Taikomosios enzimologijos institute mokslininkas išvyko vienerių metų stažuotės į Šemiakino bioorganinės chemijos institutą Maskvoje, kur pradėjo gilintis į DNR molekulių sandarą ir sintezės būdus. Šiame institute doktorantūroje studijavo ir Viktoras Butkus, spalį Vilniuje atidaryto MO muziejaus sumanytojas ir įkūrėjas. Po stažuotės prof. S. Klimašauskas su V. Butkumi tapo pirmaisiais naujos laboratorijos nariais. Ši laboratorija pirmoji atrado ir ištyrė naujo tipo DNR modifikacijos fermentus mikroorganizmuose – citozino-N4 metiltransferazes.

1989–1994 m. būsimasis epigenetikas stažavosi Nobelio premijos laureato Richardo J. Robertso Kold Spring Harboro (Cold Spring Harbor) laboratorijoje (JAV), kur vykdė struktūrinius DNR metilazių tyrimus. Išsprendus metilazės reakcijos komplekso kristalinės struktūros problemą buvo atrastas naujas DNR-baltymo sąveikos būdas, vadinamas „bazės išsukimu“. Šio darbo iliustracija papuošė prestižinio žurnalo „Cell“ viršelį, nes atrastas reiškinys pasirodė esąs paplitęs daugelyje fermentinių sistemų.

Minėti darbai suformavo tolesnių prof. S. Klimašausko tyrimų kryptis, nes liko daug neatsakytų klausimų apie DNR ir RNR metilazių veikimo ypatumus. Grįžęs į Biotechnologijos institutą Vilniuje, prof. S. Klimašauskas įkūrė DNR modifikacijos tyrimų laboratoriją, į kurią įsitraukė dr. Giedrius Vilkaitis ir prof. Saulius Serva. Abu šiuo metu dirba VU GMC.

Prof. S. Klimašausko tyrinėjami fermentai – DNR metiltransferazės – žmogaus ląstelėse dalyvauja įrašant epigenetinę informaciją. Šie tyrimai svarbūs ankstyvai vėžinių ir kitų sunkių ligų, pavyzdžiui, diabeto, išsėtinės sklerozės, autizmo, diagnozei, taip pat personalizuotam gydymui.

Žmogaus genomą sudaro apie 3 milijardai nukleotidų (genetinių ženklų), kurie koduoja apie 20 tūkst. baltymų. Atradus, kaip nustatyti genomo sekas ir jas analizuoti, mokslininkus apėmė euforija, nes jie manė, kad šis atradimas padės suprasti žmogaus organizme vykstančius procesus, taip pat ir ligas.

„Taigi atsirado galimybė lyginti genomus. Genomo mutacija gali lemti defektyvaus baltymo veiklos sutrikimą. Tačiau paaiškėjo, kad toks požiūris paaiškina tik nedaugelio ligų atsiradimą. Žmogaus organizmą sudaro apie 200 skirtingų tipų ląstelių (kraujo, raumenų, kepenų, plaučių, smegenų ir t. t.). Kiekviena jų turi identišką genomą, tačiau jos labai skirtingos, nes turi skirtingus epigenomus“, – aiškino prof. S. Klimašauskas.

Profesorius pasitelkia knygos analogiją: „Įsivaizduokite, kad turite didžiulę knygą. Vienoje ląstelėje ji skaitoma vienaip, o kitoje to paties organizmo ląstelėje – kitaip, nes kiekviena ląstelė turi tą patį genomą, juk ta pati knyga yra kiekvienoje ląstelėje. Iš principo visos ląstelės turėtų būti vienodos. Bet jos labai skiriasi, nes užblokuojami vieni puslapiai, atveriami kiti, t. y. „skirtukai“ sudėliojami skirtingai, tad ir knyga skaitoma iš skirtingų vietų. Dėl to ląstelių sudėtis, forma, išvaizda ir funkcija tame pačiame organizme skiriasi. Sudėję vienus „skirtukus“ gauname vieną ląstelę, sudėję kitus – kitą. Juos organizme dėlioja DNR metiltransferazės, kurias ir tiriame. Epigenetiniai „skirtukai“ gali būti įrašomi ir ištrinami nekeičiant genetinės informacijos, o genetinė mutacija paprastai yra negrįžtama.“

Didžiausi epigenetiniai pokyčiai vyksta organizmui vystantis, kamieninėms ląstelėms virstant kitomis – labiau specializuotomis. Šio proceso metu genomo „skirtukai“ masiškai perdėliojami. Sutrikus jų dėlionei, ląstelėse gali įvykti reikšmingų pokyčių, modifikacijų, kurios nulemia sutrikimus.

Remdamasis ilgamete patirtimi ir sukauptomis žiniomis mokslininkas kartu su kolegomis siekia sukurti naujus įrankius molekuliniams biopolimerams žymėti ir genomo modifikacijų profiliams tirti. Tokie tyrimai ir jų pagrindu kuriami molekuliniai įrankiai svarbūs tiek mokslininkams, tiriantiems epigenetinės reguliacijos mechanizmus, tiek įmonėms, ieškančioms būdų, kaip atlikti kuo ankstyvesnę kompleksinių ligų diagnostiką. Taip artėjama personalizuotos medicinos link. Be to, VU GMC mokslininko su kolegomis kuriami analitiniai įrankiai leidžia atpiginti epigenomo tyrimus ir padaryti juos kokybiškesnius. Epigenetiniai tyrimai leistų dar nėštumo metu sužinoti apie būsimo kūdikio problemas arba diagnozuoti, tarkime, vėžį dar labai ankstyvoje stadijoje.

VU GMC tyrėjo vadovaujamos grupės atrasti metodai yra pigesni ir tikslesni nei kitos šiuo metu egzistuojančios alternatyvos. Vienas pavyzdžių – prof. S. Klimašausko laboratorijoje sukurtas TOP-seq (angl. Tethered Oligonucleotide-Primed sequencing) metodas. Jis pasižymi aukšta skiriamąja geba, jautrumu, greita kompiuterine duomenų analize ir ekonomiškumu. Šis metodas leistų paspartinti ir atpiginti klinikinius epigenetinių ligų tyrimus, kuriuos dažnai riboja didelės įprastų epigenominių metodų sąnaudos, o tai palengvintų novatoriškų medicinos diagnostikos priemonių diegimą į klinikinę praktiką.

„TOP-seq metodas leido pasiūlyti tolesnį žingsnį epigenomo tyrimuose. Sugebėjome tuo įtikinti ir Europos mokslo tarybą, kuri skyrė mums dotaciją tolesniems penkerių metų tyrimams. Naudodami molekulinės ir ląstelių inžinerijos metodus kursime naujus įrankius, leidžiančius pamatyti epigenetinių „skirtukų“ perdėliojimo procesą žinduolių ląstelėse, kurio negalime stebėti fizikiniais ar cheminiais metodais. Kol kas DNR molekules žymime mėgintuvėlyje. Tačiau norime šį žymėjimą perkelti į ląstelę, vėliau galbūt ir į peles“, – pirmą kartą Lietuvos istorijoje tokio masto vykdomo ir Europos mokslo tarybos finansuojamo projekto „EpiTrack“ esmę paaiškino mokslininkas.

Jis kartu su kolegomis yra šešių išradimų autorius, turi devynis išduotus tarptautinius patentus, o dėl kelių jau pateiktos paraiškos. Licencijas naudoti lietuvių mokslininkų technologijas yra įsigijusios įmonės „Thermo Fisher Scientific Baltics“, „QIAGEN GmbH“ ir kt.

Epigenetiko nuopelnai mokslui 2001 m. ir 2017 m. įvertinti Lietuvos mokslo premija, 1999 m. ir 2006 m. jam suteikta aukščiausio laipsnio valstybės stipendija. Prof. S. Klimašauskas yra gavęs Howardo Hugheso medicinos instituto tarptautinę mokslo stipendiją (1995 ir 2001 m.), 2011 m. apdovanotas Šv. Kristoforo statulėle už nuopelnus mokslui. Pernai Lietuvos Respublikos Prezidentė mokslininkui įteikė valstybinį apdovanojimą – Lietuvos didžiojo kunigaikščio Gedimino ordino Karininko kryžių.