Šiuolaikiniai vėžio gydymo, genetikos, atsinaujinančių išteklių naudojimo, maisto produktų gamybos tyrimai – tai tik keletas sričių, kuriose jau šiandien yra pritaikoma biotechnologija, sparčiausiai auganti pramonės šaka pasaulyje. Pažangiausias technologijas šioje srityje šiandien išnaudoja ir mokslininkai Lietuvoje – reikšmingus tarptautinius ir nacionalinius projektus nuolat vykdo Vytauto Didžiojo universitetas (VDU), biomedicinos tyrimų srityje užimantis vienas iš priešakinių pozicijų Lietuvoje.

Biotechnologijoms paprastai priskiriamos visos technologijos, paremtos biologija – tai biologinių procesų išnaudojimas pramoniniams ir kitokiems tikslams, produktų gamybai, siekiant pagerinti žmonių gyvenimo kokybę. Šios srities potencialas yra itin platus – biotechnologijos taikomos gydant ar diagnozuojant ligas, dirbant su kamieninėmis ląstelėmis, išgaunant vaistines medžiagas, tobulinant gyvūnų ir augalų veisles.

Europos Komisija prognozuoja, kad biotechnologija taps pagrindiniu XXI a. pirmųjų dešimtmečių Europos ekonomikos varikliu. 2008 metais ištikusios ekonominės krizės metu tai buvo vienintelė pramonės šaka, kuri išgyveno ne kritimą, o augimą. Tuo tarpu šiandien biotechnologijos sektorius pasiekė neregėtas aukštumas – 2015 m. šios srities kompanijos uždirbo beveik 63 mlrd. eurų, aplenkdamos 2014-aisiais surinktus 50 milijardų.

„Dar 1980-aisiais buvo sakoma, jog XXI amžius bus genetikos, genų inžinerijos ir biotechnologijos amžius. Neseniai Vokietijos kanclerė Angela Merkel atkreipė dėmesį, jog biotechnologija šiuo metu įvairiose šalyse įneša apie 30 proc. bendrojo vidaus produkto. Biotechnologija yra ateitis – ji imli protui ir reikalauja išsilavinimo, tačiau ir suteikia didžiules galimybes kuriant brangius ir svarbius produktus“, – pasakojo VDU Gamtos mokslų fakulteto Biologijos katedros vedėjas, profesorius Algimantas Paulauskas, jau daugiau kaip 15 metų aktyviai tyrinėjantis parazitus ir jų pernešamas ligas gyvūnams ir žmonėms.

Biotechnologijos darbuotojų paklausa išlieka aukšta – prieš kelerius metus atlikta Lietuvos biotechnologijos sektoriaus įmonių apklausa parodė, kad jos plėtrą mūsų šalyje stabdo specialistų trūkumas. Darbuotojai reikalingi mokslinių tyrimų laboratorijose ir nuolat besikuriančiose biotechnologijų įmonėse, organizacijose. Ekspertų teigimu, ilgalaikėje perspektyvoje šių ekspertų paklausa dar labiau augs.

Aukščiausio lygio laboratorijos

Vytauto Didžiojo universitete vykdomos studijos biomedicinos mokslų srityje užėmė pirmąją vietą tarp visų šalies universitetų praėjusiais metais žurnalo „Reitingai“ vykdytame vertinime. Būtent veiklos biomedicinos srityje dėka, Mokslo ir studijų stebėsenos ir analizės centro (MOSTA) ekspertai VDU Gamtos mokslų fakultetą pavadino stipriu nacionaliniu veikėju, vis labiau įsitvirtinančiu ir tarptautinėje erdvėje. Šiemet „Reitinguose“ universitetas užėmė antrąją vietą pagal moksliškumą apskritai – veiklą visose mokslo srityse.

Prie tokių teigiamų VDU veiklos įvertinimų prisidėjo neseniai atnaujintos universiteto laboratorijos, kuriose studentams ir mokslininkams siūlomos aukščiausio lygio sąlygos ir moderniausia įranga – ypač darbui su ląstelių kultūromis. „VDU su ląstelių kultūromis dirba daugiau nei dvylika metų. Čia atidaryta ląstelių kultūrų laboratorija buvo pirmoji Kauno regione, įdėjome daug pastangų – galiu garantuoti, kad mūsų laboratorija yra viena stipriausių ir teisingiausiai dirbančių šioje srityje“, – patikino VDU Biotechnologijos studijų programų grupės vadovas, profesorius Gintautas Saulis.

Laboratorijose mokslininkai tyrinėja įvairias sritis, vykdo tyrimus, susijusius su vėžinių susirgimų, navikų gydymu, analizuoja genų terapijos problemas. Daug dėmesio skiriama ląstelių elektroporacijai – technologijai, kuri plačiai taikoma medicinoje. Taip pat tiriamas įvairių junginių citotoksiškumas, priešvėžinis poveikis. Studentai laboratorijose turi galimybę mokytis auginti gyvūnines ląsteles in vitro (lot. stikle) sąlygomis, dirbti steriliai ir manipuliuoti ląstelėmis.

Pasak prof. Gintauto Saulio, biotechnologijos studijos suteikia kvalifikaciją, kuri yra labai paklausi visame pasaulyje ir leidžia įsidarbinti įvairiose šalyse. „Laboratorijos nepasidalina jaunų podoktorantūros stažuotojų – Italijoje, Vokietijoje, Slovėnijoje. Jų poreikis yra didelis, bet reikia kvalifikacijos“, – paaiškino mokslininkas. Karjeros, verslo galimybių, neužpildytų nišų biotechnologijos srityje apstu ir Lietuvoje – dauguma šios srities absolventų sėkmingai įsidarbina.

Kancerogenus naikina grybai

Pastaraisiais metais su biotechnologijomis dirbantys mokslininkai padarė ne vieną reikšmingą atradimą – sėkmingai pritaikė kancerogenus naikinančius grybus, spartino erkių sukeliamų ligų diagnostiką, maisto produktuose kaip priedus panaudojo vaistinius augalus vietoje kenksmingų konservantų.

Atradimas, jog vėžį sukeliančias medžiagas įveikia Lietuvoje augantys baltojo puvinio grybai, vadinamas istoriniu. VDU mokslininkai kartu su partneriais iš Italijos ir Kauno technologijos universiteto (KTU) grybus pritaikė kaip efektyvų būdą ekologiškai naikinti supuvusius, pažeistus medinius geležinkelių pabėgius – pastarieji ilgą laiką buvo impregnuojami kreozotu ir kitomis medžiagomis, kurių sudėtyje yra stiprių kancerogenų: policiklinių aromatinių angliavandenilių.

„Tai pasaulinė problema – per metus pasaulyje susidaro apie 3 mln. tonų pabėgių atliekų, Lietuvoje – apie 20 tūkst. tonų. Jas galima utilizuoti pasitelkiant aukštatemperatūrinį deginimą, bet tai per brangu. Mes pritaikėme bioremediaciją, tai yra, biologinių priemonių naudojimą kenksmingų junginių skaidymui iki mažiau arba visai nekenksmingų. Panaudojome baltojo puvinio grybus: jie išskiria užląstelinius fermentus, kurie skaido gamtinius polimerus, tokius kaip celiuliozė ar ligninas. Pabėgių kancerogenai turi panašią struktūrą, todėl grybai skaido ir juos“, – paaiškino šiam atradimui skirto projekto vadovas, VDU Biologijos katedros profesorius Audrius Sigitas Maruška.

Grybams išskaidžius pabėgių teršalus, sumažinus kenksmingų medžiagų kiekį, gautas kompostas yra panaudojamas augalams auginti – augalai pratęsia ir pabaigia skaidymo procesą su šaknų bakterijomis.

Augalų kūryba

Kitas nemažiau svarbus biotechnologijos projektas, kurį vykdė VDU Gamtos mokslų fakulteto, Kauno botanikos sodo ir Gamtos tyrimų centro Botanikos instituto mokslininkai, buvo skirtas vaistinių augalų kokybės gerinimui, paverčiant juos poliploidais – vešlesniais, produktyvesniais augalais, tokiais kaip daržovės.

„Pavyko gauti keletą augalų, vienas iš jų iki šiol auginamas VDU Kauno botanikos sode – anyžinis lofantas, kaupiantis eterinius aliejus. Biotechnologijomis išgautas naujas augalas greičiau sukaupia priešvėžinius junginius, kurie pasižymi antioksidacinėmis savybėmis. Pirminis augalas didžiausią jų kiekį sukaupia tik artėjant rudeniui, o šis, naujasis, sukaupia iš anksto, yra produktyvesnis. Jei klimatas leidžia, galima nuimti keletą derlių vietoj vieno“, – pasakojo prof. Audrius Sigitas Maruška.

Profesorius paaiškino, jog biotechnologijos dėka junginių išgavimas iš augalų yra labai perspektyvi sfera, atnešanti daug praktinės naudos – viename augale galima rasti šimtus junginių, medžiagų, kai kurios iš jų gali būti labai naudingos, todėl, jas sėkmingai išgavus, galima vystyti įvairius verslui, medicinai ar kitoms sritims naudingus produktus.

„Įvertinant klimatines sąlygas, galimybes netradicinei žemdirbystei, atsiveria labai plačios galimybės užsiimti verslu, gaminti augalinius preparatus, kurie pritaikant žinias suteikia labai didelę pridėtinę vertę. Bendrovės, įmonės gali naudoti išgrynintus junginius kaip žaliavą, pavyzdžiui, vaistų gamybai“, – teigė prof. A. S. Maruška.

Elektropurškimas

Biotechnologijos efektyviai išnaudojamos ir kitoje srityje – pernešant medžiagas į ląstelės vidų ir iš ląstelės. Šiai veiklai skirtas Vytauto Didžiojo universitete veikiantis Vaistų ir genų pernašos tyrimų klasteris, kuriam vadovauja prof. Saulius Šatkauskas.

Šiuo metu profesorius kartu su kitais mokslininkais iš VDU ir Šveicarijos universitetų vysto novatorišką vėžio gydymo metodą – elektropurškimą, kurio dėka vėžines ląsteles galima naikinti tūkstantį kartų mažesnėmis dozėmis, nei šiuo metu klinikose naudojama chemoterapija.

Vienas esminių metodo privalumų – chemoterapiniais vaistais paveikti tik vėžines ląsteles ir tiksliai pašalinti navikus, kurie blokuoja kvėpavimo takus. Elektropurškimas chemoterapinį vaistą suskaido į mažus lašelius, kurie yra įgreitinami ir nukreipiami į vėžines ląsteles. Pasitelkiant endoskopą, per burną, trachėją ir bronchus galima prieiti prie kvėpavimo takus blokuojančio auglio ir jį gydyti lokaliai. Tikimasi, kad jau per artimiausius keletą metų ši revoliucinė elektropurškimo technologija bus pradėta taikyti klinikose.

Pasak VDU doktoranto Pauliaus Ruzgio, jo ir kitų mokslininkų vystoma elektropurškimo technologija gali būti pritaikoma ne tik gydant vėžį, bet ir pažangiame plaučių ligų gydyme, paremtame genų terapija.

„Genų terapija – tai genetinės medžiagos įvedimas į ląstelę, terapiniais tikslais, siekiant koreguoti genetinius sutrikimus, išgydyti įgimtas ar įgytas ligas, arba suteikiant ląstelei naujas funkcijas. Sėkmingai išvysčius šį metodą, jis galėtų būti pritaikytas ir kitų ligų gydymui“, – platų naujojo gydymo metodo taikymą akcentavo P. Ruzgys.