Švietimas ir mokslas
VU mokslininkai – pirmieji lietuviai, iššifravę bakterijos genomą
Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro (VU GMC) tyrėjų komanda su kolegomis iš Prancūzijos pirmą kartą pasaulyje aprašė atvejį, kai moterų lyties takų bakterija Gardnerella vaginalis pažeidė smegenis ir sukėlė stiprius neurologinius simptomus. Be to, VU GMC mokslininkai nustatė šios bakterijos DNR seką – tai pirmasis Lietuvos mokslininkų visiškai iššifruotas bakterijos genomas.
Jį galima rasti Genų banke, pasaulyje pripažintoje genų duomenų bazėje. VU GMC mokslininkų nustatytam genomui priskirtas neeilinis numeris CP019058. Šį genomą sudaro 1,7 milijono nukleotidų. Vienas nukleotidas gali būti suvokiamas kaip viena „raidė“, vienas elementas. Tai didžiausiasGardnerella vaginalis genomas iš visų iki šiol žinotų. Penkių šios bakterijos kamienų genomai jau anksčiau, kitų iššifruoti, tad šis – VU GMC tyrėjų – buvo šeštasis. Pirmą kartą visas Gardnerella vaginalis genomas surinktas 2010 m. Visiškai iššifruoti bakterijos genomą gana sudėtinga, tai gali užtrukti ilgiau nei metus.
dr. A. Timinskas, prof. A. Žvirblienė ir dr. M. Plečkaitytė.E. Kurausko nuotr.
„Mūsų skyriuje tyrinėjami toksinai, kuriuos gamina bakterijos. Vienas tokių – Gardnerella vaginalis toksinas vaginolizinas. Jau ir anksčiau skelbėme mokslinių straipsnių apie šį toksiną bei jo veikimą, taip pat esame sukūrę antikūnų, blokuojančių toksinį vaginolizino poveikį. Vieną dieną sulaukėme laiško iš medicinos mikrobiologo dr. J. Tankovico (Jacques‘o Tankovic‘o), dirbančio vienoje Prancūzijos ligoninių. Į ją pateko pacientė su stipriai išreikštais neurologiniais simptomais: iš pradžių ją kamavo traukuliai, vėliau būklė sparčiai blogėjo – ligonė prarado sąmonę, tad teko dirbtinai plaučius vėdinti“, – pasakojo VU GMC Biotechnologijos instituto Imunologijos ir ląstelės biologijos skyriaus vedėja prof. Aurelija Žvirblienė ir vyresnioji mokslo darbuotoja dr. Milda Plečkaitytė.
Ligonės kraujo mėginyje mikrobiologai nustatė Gardnerella vaginalis bakteriją, todėl Prancūzijos medikai susidomėjo, kaip ji gali būti susijusi su neurologiniais simptomais. Tai buvo gana netikėta, nes paprastai ši bakterija aptinkama moterų lyties takuose. „Mums tai irgi pasirodė labai įdomu, nes mokslo literatūroje panašus atvejis nebuvo aprašytas. Paprašėme kolegų iš Prancūzijos atsiųsti bakterijos kamieną, nes nusprendėme jį nuodugniai patyrinėti“, – tyrimų pradžią prisiminė mokslininkės.
Pasak jos, tuo metu kaip tik pasitaikė galimybė bakterijos genomo seką ištirti Lietuvoje – UAB „Thermo Fisher Scientific Baltics“ rengėsi išbandyti naują DNR sekoskaitos technologiją, tad pasiūlė pasinaudoti šia paslauga. Nagrinėjant genomo seką, iš bakterijos genomo buvo paimti tam tikri fragmentai ir nustatyta jų seka. Tačiau tai buvo tik pusė darbo. VU GMC mokslininkai turėjo šiuos fragmentus tarsi dėlionę sudėlioti į vientisą grandinę. Tai atliko bioinformatikas dr. Albertas Timinskas.
Jis teigia, kad šis uždavinys buvo įdomus ne tik tuo, kad bakterija unikali ir ją reikia ištirti, bet ir tuo, kad tai buvo vienas pirmųjų bandymų Lietuvoje surinkti visą bakterinio genomo seką, įsigilinti į surinkimo problematiką. „Bandant surinkti genomą į vieną informacijos srautą matyti, kad metodų, kaip tą padaryti, yra labai daug. Tai rodo užduoties sudėtingumą. Išbandžiau tris populiariausius būdus, kitaip tariant, strategijas, kaip surinkti tą „dėlionę“. Tačiau jos davė skirtingus rezultatus. Tokiais atvejais dažniausiai atrenkami tik patikimiausi rezultatai, viešinama neištisa genomo seka ir į tolesnio surinkimo detales nesigilinama. Mes siekėme turėti išsamią informaciją“, – sakė dr. A. Timinskas.
Pirmiausia jis bioinformatikos metodais patikrino, ar „dėlionėje“ netrūksta dalių. Tačiau pastebėjo, kad surenkamame genome bus daug panašių DNR fragmentų. „Tarkime, sekoskaitos metu įsivėlė klaidų ir kurios nors genomo dalies trūksta – vaizdžiai tariant, namas dėlionėje liktų be kamino. Arba matai, jog dėlionėje yra keli skirtingi namai, bet su labai panašiais kaminais. Kurį pasirinkti? Kai yra pasirinkimo laisvė, uždavinys išsiplėtoja. Turi kaip siūlų kamuolį išvyniotą genomą, kurį dar reikia išpainioti“, – pasakojo bioinformatikas.
Kad pavyktų atskirus DNR fragmentus sudėlioti į vientisą DNR grandinę, bioinformatikos metodus teko derinti su eksperimentais. Dr. M. Plečkaitytė pasiūlė būdus, kaip patikrinti ir išsiaiškinti neaiškias genomo vietas – tam reikėjo padauginti tam tikras DNR sekas ir įsitikinti, kad jos tikrai savo vietoje. „Genomo surinkimo metu tokie eksperimentai buvo labai svarbūs. Šį procesą vaizdžiai galima apibūdinti taip: važiuoji keliu (nes genomas yra linijinė molekulė) ir matai, kad jis išsišakoja, nors taip neturėtų būti. Tada su Milda tariamės, katrą kelią pasirinkti. Kaip bioinformatikas matau, kur tikimybė didesnė, bet vis tiek ją reikia patvirtinti. Taigi ši procedūra išties labai sudėtinga. Tai paaiškina, kodėl genų duomenų bazėje galima rasti tik nedaug išbaigtų genomų. Šis procesas kainuoja daug laiko ir pastangų, reikia atlikti begalę eksperimentų“, – aiškina dr. A. Timinskas.
VU GMC profesorė A. Žvirblienė džiaugiasi, kad iš fundamentinių tyrimų radosi praktinė nauda. Turimas baigtinis Gardnerella vaginalis bakterijos kamieno genomas suteikia naują įrankį ne tik ją tyrinėjantiems VU GMC mokslininkams, bet ir kitiems tyrėjams: genome užkoduotoji informacija gali padėti suprasti, kas lemia šios bakterijos virulentiškumą, kodėl ji ar jos gaminami toksinai įveikė kraujo bei smegenų barjerą ir sukėlė gyvybei pavojingas neurologines raiškas. Mokslininkai tikisi, kad jų aprašytasis neįprastas ligos atvejis patarnaus ir praktinei medicinai: jei pasitaikytų panašus atvejis, būtų galima įtarti, jog galvos smegenų pažaidas galėjo sukelti būtent ši bakterija.
„Mus ypač nustebino dr. J. Tankovico profesionalumas – pastarasis medicinos mikrobiologas ne tik nustatė neįprastą ligos sukėlėją, bet ir pademonstravo tikrai platų, mokslinį požiūrį į problemą. Šis žmogus mus susirado, perskaitęs mūsų straipsnius moksliniuose žurnaluose. Buvo išties įdomu bendradarbiauti su medicinos biologu, kuris skaito mokslinius straipsnius ir domisi naujausiais mokslo pasiekimais, nors tai galbūt nesusiję su jo darbu klinikinėje laboratorijoje“, – pažymi prof. A. Žvirblienė.
Prancūzės pacientės istorija baigėsi laimingai – laiku atlikta tiksli mikrobiologinė diagnostika leido parinkti tinkamą gydymą antibiotikais, Gardnerella vaginalis infekcija buvo įveikta ir ligonė pasveiko.
.jpg)
(1).png)
