Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centre (VU GMC) veikiančio EMBL partnerystės instituto mokslininkas dr. Constantinos Patinios pelnė prestižinę Europos molekulinės biologijos organizacijos (EMBO) laboratorijų kūrimo dotaciją (angl. Installation Grant). Šis įvertinimas skiriamas perspektyviems ankstyvosios karjeros tyrėjams, kuriantiems naujas mokslines grupes Europos šalyse, ir žymi svarbų tarptautinį pripažinimą Lietuvoje vykdomiems gyvybės mokslų tyrimams.

Dr. C. Patinios projektu „Pause-Repair-Edit: A New Paradigm for Genome Editing“ siekia kurti naujus genomo redagavimo principus, galinčius iš esmės praplėsti CRISPR-Cas technologijų taikymo galimybes. Penkerius metus kasmet skiriama 50 tūkst. eurų EMBO dotacija leis Vilniuje įkurti tarptautiniu mastu konkurencingą mokslinių tyrimų laboratoriją ir dar labiau sustiprins Lietuvos pozicijas sparčiai besivystančioje genomo redagavimo srityje.

Siekiama rasti natūralių genomo redagavimo mechanizmų

Nors molekulinė biologija per pastaruosius dešimtmečius sparčiai pažengė į priekį, dauguma mikroorganizmų vis dar išlieka genetiškai sunkiai pasiekiami. Dėl šios priežasties moksliniai tyrimai ilgą laiką buvo sutelkti į vadinamuosius modelinius organizmus – ne todėl, kad jie būtų biologiškai ar biotechnologiškai perspektyviausi, bet todėl, kad juos lengviausia genetiškai modifikuoti.

Dr. C. Patinios vadovaujama tyrimų grupė siekia iš esmės pakeisti šią paradigmą. Jo projektas orientuotas į universalių genomo redagavimo įrankių kūrimą, kurie galėtų būti taikomi gerokai platesniam mikroorganizmų spektrui nei leidžia dabartinės CRISPR-Cas technologijos.

„Dauguma šiandien naudojamų CRISPR sistemų, tokių kaip Cas9 ar Cas12a, sukelia dvigrandžius DNR lūžius, kurie daugeliui mikroorganizmų yra mirtini. Mes ieškome saugesnio, netoksiško kelio – tokio, kuris aktyvuotų natūralius ląstelės DNR taisymo mechanizmus, bet nesukeltų citotoksinio streso“, – aiškina mokslininkas.

Naujas požiūris į redaguojamo genomo saugumą

Užuot sukėlus dvigrandes DNR pažaidas, mokslininko laboratorijoje kuriama strategija remiasi DNR replikacijos sustabdymu. Tai pasiekiama į DNR įvedant „stambias“ chemines modifikacijas, kurios fiziškai blokuoja replikacijos procesą ir taip suaktyvina mikroorganizmo vidinius DNR taisymo kelius, ypač homologinę rekombinaciją.

Svarbu tai, kad toks metodas leidžia išvengti ląstelei pražūtingų DNR lūžių ir atveria galimybę redaguoti net tuos bakterijų genomus, kurie iki šiol buvo laikomi praktiškai nepasiekiamais genetinei manipuliacijai.

Dr. C. Patinios grupė greta plėtojamų genomo redagavimo technologijų vykdo ir fundamentinius tyrimus, kuriais siekiama geriau suprasti DNR replikacijos sustabdymo ir atnaujinimo mechanizmus bei identifikuoti naujus, iki šiol nežinomus DNR taisymo kelius.

Šių tyrimų rezultatai gali turėti reikšmingą poveikį mikrobiomo tyrimams, sintetinei biologijai ir pramoninei biotechnologijai – nuo pažangesnių bioproduktų kūrimo iki tvaresnės biogamybos ir naujų sprendimų sveikatos apsaugos srityje.

Narystė, atverianti tarptautines galimybes VU GMC mokslininkams

VU GMC veikiantis EMBL partnerystės institutas yra Europos molekulinės biologijos laboratorijos (EMBL) tinklo dalis, kurios nare Lietuva tapo 2019 metais. Instituto misija – plėtoti aukšto tarptautinio lygio fundamentinius ir taikomuosius tyrimus genomo redagavimo bei CRISPR-Cas technologijų srityje, stiprinant Lietuvos mokslininkų tarptautinį matomumą.

Institutas skatina glaudų bendradarbiavimą su EMBL ir kitais partnerystės institutais, sudaro sąlygas tyrėjų ir studentų mobilumui, tarptautinių kompetencijų perėmimui bei prieigai prie pažangios VU GMC ir EMBL mokslinės infrastruktūros. Ši partnerystė prisideda prie VU GMC mokslinio potencialo augimo ir Lietuvos gyvybės mokslų integracijos į Europos tyrimų erdvę.