Nereikia optogenetinių įrankių, kad pastebėtum šio mokslininko apdovanojimus, medalius ir prizus. Jų tiek daug, kad visus juos paminėti nebūtų prasmės. Kas yra optogenetika? Kaip šviesa padeda geriau suprasti smegenis? Ir ar prestižiniai apdovanojimai neslegia mokslininko pečių?

Peteris Hegemannas laikomas optogenetikos pradininku pasaulyje. Garsaus chemiko atradimai padėjo suprasti, kad šviesa galime veikti smegenų ląsteles. Vilniuje vykusioje konferencijoje „The COINS 2020“ vienas garsiausių pasaulio mokslininkų LRT.lt papasakojo apie pripažinimą, idėjų paieškas Okinavos saloje, mokymąsi iš gamtos ir tamsoje daugybe prasmių skendinčias smegenis.

Prof. P. Hegemanno studentas, tirdamas šviesai jautrius chlamydomonas genties dumblių mechanizmus, atrado rodopsino jonų kanalus, kurie, reaguodami į šviesą, praleidžia vandenilio, natrio, kalio ir kalcio jonus. Šie jonai skatina nervinį impulsą sklisti kitomis nervinėmis ląstelėmis. Rodopsino kanalo atradimas pradėtas taikyti 2005 m. Ši data ir laikoma optogenetikos technologijos pradžia. 

Optogenetika yra technologija, kai šviesa aktyvuoti baltymai leidžia kontroliuoti pasirinktas didelių tinklų ląsteles. Optogenetikos technologijos principas, kuriam reikalingi fotoreceptoriai, promotoriai, chromoforai ir atsakas iš ląstelių, atvėrė galimybes neuronus valdyti skirtingo bangos ilgio šviesomis. Tai leidžia tyrinėti smegenų funkcijas ir su jomis susijusias smegenų ligas.

Kaip jaučiatės vadinamas optogenetikos pradininku pasaulyje?

Didžiuojuosi, kad mūsų tyrimai vis labiau pripažįstami, pagerbiami įvairiais apdovanojimais. Tyrimus ir atradimus garsina jų praktinio pritaikymo galimybės, bet, manau, šiuo atveju fundamentinės žinios, kurias mes gauname, yra daug svarbiau. Man įdomiausia dirbti tada, kai rezultatas yra nežinomas, jis iš esmės gali būti bet koks, pakeisti mūsų suvokimą.

Labai didžiuojuosi savo studentais, kurie dažnai padaro sunkiausią darbą. Įdomu stebėti, kaip atskiros mokslo sritys susijungia. Aš buvau „grynas“ chemikas, o dabar savo žinias pritaikau neuromoksluose.

Kaip moksleiviui paaiškintumėte optogenetikos esmę?

Sakyčiau beveik tą patį, ką sakau studentams per paskaitas. Šviesa reikalinga tam, kad matytume. Šviesa gali veikti įvairias ląsteles, mes galime matyti, kaip kinta jų elgsena. Iš esmės mes norime, kad mokslininkai matytų daugiau. Tokia buvo mano šviesa aktyvuojamų joninių kanalų atradimo esmė.

Optogenetika leidžia, panaudojus šviesą, „įjungti“ arba „išjungti“ tam tikras ląsteles. Kaip tai gali padėti medicinoje?

Tokių ligų, kurias galėsime taip išgydyti, gal ir bus, bet esmė kita. Optogenetika pirmiausia yra analizuoti leidžiantis įrankis, kuris padeda suprasti ligų veikimą. Čia svarbiausia – ne ligų gydymas, o geresnis jų progresavimo, atsiradimo suvokimas.

Žmogaus smegenys skendi absoliučioje tamsoje. Jei norime apšviesti tam tikras ląsteles smegenyse, tai galime padaryti tik labai mažame plote, pavyzdžiui, kvadratinio milimetro. Ląstelės, kurios atsakingos už ligas, dažniausiai paplinta po smegenis, jos nėra lokalios. Optogenetika yra naudingesnė tiriant kitokius organizmus. Žmogaus smegenys yra per didelės ir per sudėtingos. Bet žinios, gautos tiriant paprastesnius organizmus, gali padėti suprasti ligų veikimo mechanizmus, o tai aktualu ir gydant žmones.

Dar 2010 m. žurnalas „Nature“ paskelbė optogenetiką metų moksliniu metodu. Kiti žurnalai skelbė, kad tai dešimtmečio proveržis. Ką pavyko sužinoti per kitą dešimtmetį?

Mano laboratorijai pritaikymas nėra svarbus. Tiriame fotoreceptorius, atradome daug naujų fotoreceptorių. Šiuo metu optogenetikos įrankių galimybes suprantame daug geriau nei prieš dešimtmetį. Mūsų žinios padeda kitiems mokslininkams būti tikslesniems aktyvuojant ar slopinant skirtingų tipų ląsteles.

Kokie pagrindiniai optogenetikos trūkumai?

Tai, kad smegenys yra tamsoje. Todėl šviesa aktyvuoti didesnę smegenų dalį yra sudėtinga. Manau, kad jauni tyrėjai turi ieškoti visai kitokio požiūrio, naujų idėjų, kaip šią problemą išspręsti. Pavyzdžiui, galbūt tikslinga naudoti ne regimąją šviesą, o kitokius spindulius. Ultragarsas, magnetizmas – visa tai gali duoti rezultatą. Reikia naujų technologijų, kurios leistų keisti baltymus, DNR smegenyse.

Kodėl sakau, kad tai turi daryti jaunieji mokslininkai? Nes jie dažniausiai linkę labiau rizikuoti. Jie turi daugiau laiko, nori įrodyti, kad gali dirbti savarankiškai. To reikia didesniam progresui pasiekti. Šiuo metu optogenetikoje analizuojame tik individualias aminorūgštis, tai per siaura sritis.

Kaip tai pasiekti?

Manau, kad labai gerai yra atsakymų ieškoti gamtoje. Galbūt atsakymus galima rasti Okinavos saloje, o ne mikrobiologijos laboratorijoje. Jauni mokslininkai dažnai užsižaidžia darydami tą patį, ką daro didelės mokslininkų grupės. Reikia plėsti akiratį, ieškoti naujų sprendimų.

Kaip manote, ar daug šiuo metu žinome apie žmogaus smegenis? 

Turime suprasti, kai daugumos smegenų tyrimų tikslai yra per ambicingi. Šiuo metu mes nežinome, kaip progresuoja pagrindinės neurodegeneracinės ligos. Tokia realybė. Dauguma atradimų buvo padaryti atsitiktinai kažką pastebėjus, o ne sistemingai ieškant konkrečių dalykų. Labai daug nežinome apie pagrindinius smegenų gebėjimus.

Įdomu ir tai, kad daugybė inovacijų mus pasiekia iš kitų sričių, o ne iš neuromokslo. Pavyzdžiui, Virginijus Šikšnys yra mikrobiologas, o ne neuromokslininkas, bet jo atradimai keičia suvokimą ir apie smegenų veiklą.

Be to, mano nuomone, progresas kol kas pasiekiamas tiriant paprastesnius organizmus, o ne tiesiogiai žmogaus smegenis. Tirdami mažesnius organizmus, galime geriau suprasti tuos veikimo principus, kurie yra panašūs ir į žmogaus smegenų. Jei iki galo nesuprantame jų, kaip galime suprasti žmogaus smegenis?

Dar daugiau, matau didelę prarają tarp psichologijos ir neuromokslų. Turime ją mažinti. Tam gali prireikti dešimtmečių.

Kokia jūsų nuomonė apie žmogaus genų redagavimą? Genetinės informacijos, kuri gali byloti apie padidintą riziką susirgti tam tikromis ligomis, žinojimą? Matote bioetinių problemų?

Yra teigiamų ir neigiamų dalykų. Dalis žmonių norės sekvenuoti smegenis. Turiu kolegų, kurie tai padarė. Bet kas iš to? Visi žinome, kad rūkymas kenkia, bet yra daugybė rūkančių žmonių. Man greičiausiai prieš 30 metų medikai būtų pasakę, kad mano mokslininko karjera nesusiklostys dėl atminties problemų. Bet tai tik prognozės. Aš dėl jų per daug nesijaudinčiau.

Žinoma, yra atvejų, pavyzdžiui, padidinta rizika susirgti krūties ar kiaušidžių vėžių, kai ta informacija gali būti aktuali.

Kodėl aš turėčiau galvoti apie Alzheimerio ligą, jei nėra vaistų nuo jos? Jei informacija gali užkirsti kelią ligoms, tada reikia ja pasinaudoti, bet kitu atveju… kodėl aš turėčiau tai žinoti?