Birželio 12–15 d. Majamyje (JAV) vyks 28-asis pasaulinis biosensorių kongresas, kurį kasmet vis kitoje šalyje organizuoja žinoma tarptautinė leidykla „Elsevier“. Jame šiemet laukiama apie 900 dalyvių. Kongrese dalyvaus ir keturi Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro (VU GMC) atstovai: dr. Marius Dagys, doktorantai Dalius Ratautas, Tadas Penkauskas ir Indrė Aleknavičienė. Trys pastarieji pristatys stendinius pranešimus, o dr. M. Dagys skaitys žodinį pranešimą.

VU GMC Biochemijos instituto Bioelektrochemijos ir biospektroskopijos skyriuje kuriami biosensoriai, arba biojutikliai – tai ląstelės membranos modelinė sistema, pritvirtinta ant auksinio ar sidabrinio paviršiaus panaudojant tam tikrus junginius. T. Penkauskas pasakoja, kad bendradarbiaujant su UAB „Energenas“ jau yra sukurtas biojutiklio prototipas, kuris leidžia aptikti poras formuojančius ir ląstelės membraną pažeidžiančius bakterinius toksinus. Toks biojutiklis galėtų padėti sparčiai detektuoti bakterines infekcijas, kas leistų sumažinti plataus spektro antibiotikų vartojimą.

„Dabar dažnai gydytojai, pastebėję uždegimo simptomus, skiria platesnio spektro antibiotikus, kurie greitai šį uždegimą nuslopina. Tačiau jie pažeidžia natūralią žmogaus bakterinę įvairovę, kuri palaiko darnų organizmo funkcionavimą. Ji vėliau turi būti atkuriama. Be to, masiškai vartojant antibiotikus kyla grėsmė, kad mutuodamos bakterijos taps atsparios antibiotikams. Biojutikliai šiuo atveju padėtų sumažinti antibiotikų vartojimą, nes tiksliau nustatytų užsikrėtimo pobūdį: jis bakterinis ar virusinis. Be to, būtų galima tiksliai parinkti antibiotiką, kuris veiktų tam tikrą bakteriją, o ne visas. Biosensoriai leidžia labai greitai nustatyti bakterinį užsikrėtimą“, – paaiškina VU GMC trečių metų doktorantas T. Penkauskas.

Pro biojutiklio viršuje esančią eksperimentinę terpę galime įleisti koncentruotą toksino tirpalą arba biologinius skysčius: kraujo serumą, šlapimą. Taikant elektrocheminio impedanso spektroskopijos metodą galima nustatyti toksiną, pažeidžiantį membranas. Jose atsiranda skylės, pakinta elektrinės savybės. Pasak T. Penkausko, šiais jutikliais būtų galima tyrinėti Alzheimerio ir kitas neurodegeneracines ligas sukeliančius baltymus, kurie, nors ir neformuoja akivaizdžių porų, prisijungę prie fosfolipidinės membranos smarkiai pakeičia jos elektrines savybes, kurias galime palyginti lengvai išmatuoti.

I. Aleknavičienė antrina, kad tyrimai, skirti nustatyti, kokią bakteriją žmogus turi, užtrunka tris ir daugiau dienų: „Tai paprastai nustatoma imunologiniais arba mikrobiologiniais metodais, o mūsų aptariami tyrimai būtų atliekami elektrocheminiu būdu ir užtruktų vos kelias minutes: jie būtų greitesni, pigesni, jiems nereikėtų brangios įrangos.“

T. Penkauskas biosensoriuose taikomus elektrocheminius matavimus prilygina nėštumo testo principui: žalias biojutiklio indikatorius rodytų užsikrėtimą, raudonas – jo nebuvimą. „Laborantė, įleidusi į mūsų paruoštą sensorių savo mėginį, ekrane pamatytų taškus, kurie žymi užkratą. Ant vieno sensoriaus galėtų būti kelios platformos, skirtingi ląstelių membranų modeliai, kurie padėtų atmetimo būdu atpažinti užsikrėtimą“, – teigia T. Penkauskas.

Abu doktorantai sako, kad pati biosensorinė platforma galėtų greitai atsirasti gydymo įstaigose, nes tai nėra intervencinis metodas, jo nereikia diegti į žmogaus organzimą. Tereikia pirmiausia su realiais pavyzdžiais įrodyti patikimumą – tai užtruktų kelerius metus. Jeigu mokslininkams pavyksta įrodyti metodo veiksmingumą laboratorinėmis sąlygomis, jį belieka patikrinti su realiais biologiniais pavyzdžiais. O tada tokius molekulinius detekcijos prietaisus jau galima komercializuoti.

I. Aleknavičienė taip pat kuria biosensorius, tik naudodama kitą – virpesinės spektroskopijos – metodą. Jis fiksuoja molekulių virpesius. Šiuo metodu nustatomos paviršiaus molekulės, o tai leidžia identifikuoti labai mažas kenksmingų medžiagų koncentracijas įvairiuose pavyzdžiuose.

„Ant plokštelės uždedi medžiagą, ji absorbuojasi ant auksinio ar sidabrinio paviršiaus, tada su lazerio šviesa švieti, molekulės nanostruktūrizuotame paviršiuje virpa ir taip gali nustatyti labai mažus medžiagų, pavyzdžiui, narkotikų, kiekius. Kad sensorius veiktų, dažniausiai paviršius tenka funkcionalizuoti: uždėti molekules, kurios reaguoja su kitomis. Tarkim, galima nustatyti, ar piene yra antibiotikų, taip pat fungicidus ar pesticidus maisto produktuose“, – pasakoja VU GMC antrų metų doktorantė I. Aleknavičienė. Jos doktorantūros studijos skirtos biosensorių paviršių funkcionalizavimui.

Pastarojo tipo sensorius kuria Lietuvoje veikianti įmonė „Ato ID“. Lietuviški biojutikliai, anot I. Aleknavičienės, yra daug pigesni nei didelių pasaulinių kompanijų, be to, patikimi, nes siunčia tolygiai atsikartojantį signalą, o tai labai svarbu norint pritaikyti juos diagnostikai.

T. Penkausko ir I. Aleknavičienės išvyka finansuojama Europos socialinio fondo lėšomis pagal priemonę Nr. 09.3.3- LMT-K-712 „Mokslininkų, kitų tyrėjų, studentų mokslinės kompetencijos ugdymas per praktinę mokslinę veiklą“.