Pētot genomus, tiek būvēts ceļš uz individuālu pieeju ārstniecībā

Kā jūs vērtējat zinātnes situāciju Latvijā?

Skatoties pēc objektīvajiem rādītājiem, piemēram, finansējuma, publikāciju skaita, redzams, ka mēs atpaliekam. Šie rādītāji liecina, ka vai nu mēs vēl neesam saņēmušies, vai arī sistēmiski kaut kas nav kārtībā. Ar sistēmiskajām problēmām es domāju to, ka finansējums, lai arī mazāks nekā citur Eiropā, zinātnei tiek piešķirts tīri pieklājīgs, taču liela daļa nāk no struktūrfondiem, kā dēļ tajā ir pārrāvumi.

Taču, salīdzinot ar agrāko polemiku, kad daudz tika runāts par to, kāpēc zinātne vispār ir vajadzīga, situācija ir uzlabojusies. Manuprāt, ir nonākts līdz atziņai, ka ne ar ko mēs to naftu neatraksim. Vienīgais veids ir ieguldīt izglītībā, kuras neatņemama sastāvdaļa ir zinātne. Cilvēki sāk arī saprast, ka zinātnes funkcija nav tikai radīt kaut ko tūlīt izmantojamu. Citās valstīs gan izpratne par to, ka zinātnieku galvenais mērķis ir veidot publikācijas un pēc tam arī nāks nākamie – praktiskie – soļi, ir lielāka.

Bet ir arī labās lietas. Piemēram, mums savulaik izdevās izveidot pamatprojektu sistēmu. Iepriekš līdz projekta pieteikšanai bija jāgaida četri gadi, mazā finansējuma dēļ tika apstiprināts neliels skaits projektu. Tagad, lai gan konkurence joprojām ir milzīga, projektu konkursi notiek katru gadu. Vēl arī beidzot atsevišķas ministrijas sākušas atzīt, ka ir jāfinansē pasūtījuma zinātne.

Jūs strādājat arī ar studentiem. Kāds ir jauno zinātnieku ieguldījums Latvijas zinātnē?

Ieguldījums ir ļoti fundamentāls, jo doktorantūras studenti, izstrādājot disertāciju, galvenokārt ir tie, kas “ražo” zinātni. Tāpēc arī šajā posmā un īsi pēc doktorantūras jaunais zinātnieks būtu jāatbalsta visvairāk.

Te gan atkal jāpievēršas problēmām. Latvijas trūkums ir tāds, ka zinātnē nav stabilitātes, kas ir īpaši svarīgi posmā pēc doktorantūras. Pat man nav stabilas algas, pelnu, piesakoties grantiem. Savukārt universitāšu profesoriem alga ir stabila un fiksēta, taču tas pamatā ir tādēļ, ka viņi māca. Uzskatu, ka būtu vairāk jādomā par to, kā universitātēm piesaistīt zinātniekus, kas darbojas institūtos. Tādējādi arī studentiem tiktu nodotas zināšanas, kas izriet no prakses, nevis grāmatām. Savukārt zinātniekiem būtu nodrošināta stabila alga.

Vēl jānorāda, ka šobrīd mums institūtā nākas atteikt daudziem studentiem, kas vēlas šeit izstrādāt savus darbus. Mums vienkārši nepietiek resursu viņu apmācīšanai. Bet, ja no universitātēm vairāk tiktu “pienesta” nauda institūtiem, tad tas palīdzētu radīt vairāk prakses vietu. Šai sinerģijai starp institūtiem un universitātēm jābūt lielākai.

Ko šobrīd jaunie zinātnieki pēta visvairāk?

Varu atbildēt tikai par savu jomu. Protams, pandēmija zinātnē spēlējusi lielu lomu. Redzam, ka Bioloģijas fakultātē pieaugusi interese par biomedicīnas jomu. Pandēmija sniedza iespēju pārliecināties par to, ka zinātne var risināt problēmas. Galu galā, ja nebūtu zinātnes, tad mums tik īsā laikā nebūtu arī vakcīnu.

Pastāstiet par Latvijas populācijas genoma references projektu.

Šī iniciatīva ir nākusi no Eiropas Savienības, kas apzinājusi nepieciešamību pēc Eiropu aptverošas genomu references.

Dažās valstīs šī pētniecība jau ir veikta labā līmenī. Ja runa būtu par zāļu ražošanu, tad tā tas varētu arī palikt, jo nevajag ražot zāles visās valstīs, ja tās var pārvest no vienas valsts uz citu. Taču ar genomu medicīnu ir citādi. Šādā ziņā mēs Eiropā neesam visi vienādi. Piemēram, mēs nevaram pēc vācieša genoma spriest par latvieša genomu. Savukārt, ja mums ir jārunā par eiropieša genomu, tad tas nozīmē, ka runājam par visu Eiropas iedzīvotāju genomu. 

Kāpēc ir svarīgi vākt šo informāciju? 

Vislabāk to paskaidrot ar piemēru. Šobrīd, diagnosticējot kādu no retajām slimībām, redzam, ka slimība ir ģenētiski pārmantota, taču nezinām, kāda mutācija ietekmējusi slimības attīstīšanos, mums tas ir jāatrod genomā. Tad ārsts ģenētiķis parasti sūta pacienta materiālu izpētei uz kādu laboratoriju ārzemēs. No turienes atnāk atbilde, ko nepieciešams interpretēt. Piemēram, ir rakstīts: mēs materiālā atradām četras mutācijas, kuras varētu būt saistītas ar šo slimību, bet, tā kā mums nav pieejama informācija par Latvijas populācijas genomu, mēs nevaram apgalvot, vai kāda no šīm mutācijām ir saistīta ar slimību vai arī tā ir dabiski sastopama Latvijas populācijā. Tātad, ja nav datu par Latvijas populāciju, tad nav iespējams izdarīt gala secinājumus.

Šobrīd ārsti ģenētiķi izmanto Amerikā izstrādātu datubāzi “gnomAD”, bet tajā glabājas tikai 75 tūkstoši vai mazliet vairāk pilnu genomu, kas uz visas pasaules fona ir smieklīgi maz. Turklāt tikai maza daļa tur iekļauto genomu ir nākusi no mūsu reģiona. Tāpēc mums ir svarīgi vākt šo informāciju. Eiropā genomi jau ir pētīti ļoti daudz, taču tie ir pieejami citiem mērķiem un bieži vien likums nemaz neļauj tos izmantot medicīnā šādā veidā.

Šī projekta mērķis ir vienmērīgā apjomā iegūt genomus no visām valstīm, lai pēc tam tie tiktu padarīti pieejami ārstiem ģenētiķiem un citiem speciālistiem. Mūsu, Latvijas, mērķis ir radīt daļu no šī kopējā apjoma, bet mēs šo darbu veicam ne tik daudz Eiropas, cik sevis labā.

Tātad šie dati galvenokārt tiek izmantoti medicīnā?

Medicīnā tos var izmantot ļoti plaši. Pirmām kārtām diagnostikā. Dažos gadījumos, analizējot genomus, varam pateikt, ar ko cilvēks ir slims. Taču arī tas nav tik vienkārši. Ja ir aizdomas par reto slimību, tad mēs atrodam konkrēto mutāciju un slimība tiek apstiprināta, bet biežāk sastopamo slimību gadījumā aina vairs nav tik precīza.

Piemēram, mums ir slimība hiperholesterinēmija, kad asinīs ģenētisku iemeslu dēļ – neatkarīgi no apstākļiem un dzīvesveida – ir paaugstināts holesterīna līmenis. Šī slimība ir bieži izplatīta, taču, analizējot pacientu genomus, slimību izraisošu mutāciju ideālā variantā atradīsim tikai 30–40% cilvēku. Ja mutācija ir atrasta, tad mēs varam tālāk strādāt pie tā, kādus medikamentus izvēlēties, lai mazinātu holesterīna līmeni. Bet ko iesākt ar cilvēkiem, kuru genomā slimības tipisko mutāciju neatrodam? Tur šo slimību izraisa nevis viena mutācija, bet gan tūkstoš dažādu mazu izmaiņu gēnos – tā ir tipiska biežo slimību pazīme. Ja mēs šo visu spējam uztaustīt, tad spējam arī nošķirt, kā ārstēt dažādus cilvēkus ar vienu diagnozi, ņemot vērā to, kādas pārmaiņas gēnu līmenī šo slimību ir izraisījušas. Šajā gadījumā būtu iespējams nošķirt pacientus, kuriem pietiktu ar diētas ievērošanu, jo slimība attīstījusies apkārtējās vides ietekmē, no pacientiem, kuriem būs vajadzīgi medikamenti. Nākamais līmenis jau ir noteikt, kādi tieši medikamenti slimību ārstēs visefektīvāk.

Vēl viens piemērs: kādā pētījumā mēs salīdzinājām 1. un 2. tipa diabētu ar “Mody” tipa diabētu, kas ir pārmantota slimība. Pētījumā piedalījās jauni cilvēki, kas šķietami slimoja ar “Mody” tipa diabētu, taču, noskenējot viņu genomu, mutācija apstiprinājās apmēram 30% gadījumu. Tad mēs padziļinātāk izpētījām pārējos un atklājām, ka daļa no viņiem tomēr slimo ar 1. tipa, daļa – ar 2. tipa diabētu, kas nozīmē, ka šie pacienti vairs nav saliekami kopā, jo viņiem nepieciešamas dažādas terapijas.

Sanāk, ka ir iespējams arī paredzēt, ar ko slimosi, pirms esi saslimis.

Var aprēķināt poligēno risku. Jau pieminēju, ka biežajām slimībām risku var veidot pat vairāki tūkstoši izmaiņu gēnos. Piemēram, tādas bieži sastopamas slimības kā sirds slimības vai diabēts neizraisa tikai viens bojājums. Tas ir tāds pakāpenisks bojājumu uzkrājums – nedaudz kaut kas nestrādā vienā šūnā, otrā šūnā, vēl klāt arī neveselīgs uzturs, un tas viss noved līdz saslimšanai.

Mūsdienās mēs jau varam saskaitīt tūkstošiem gēnu variantu. Kopumā mūsos katrā ir ap 3,5 miljoniem gēnu variantu, ar kuriem atšķiramies cits no cita. Izmantojot tehnoloģijas, varam saskaitīt, cik variantu ir saistīti ar slimībām. Piemēram, paņemam 100 vai 1000 ar diabētu saistīto variantu un vienkārši matemātiski aprēķinām risku. Rezultātā atlasīsies neliels cilvēku skaits, kuriem būs mazs risks saslimt ar diabētu, lielākajai daļai cilvēku risks būs vidējs, un ar augstu risku būs mazāk cilvēku, taču, piemēram, 1% cilvēku šis risks būs ļoti, ļoti augsts. Patiesību sakot, šis procents nenovēršami saslims ar diabētu, tās 1000 mutācijas šim procentam ir tik neveiksmīgi sakombinējušās, ka rada tādu efektu kā vienai pārmantotai mutācijai.

Kāds varētu jautāt – vai ir vērts procenta dēļ šādi censties? Vienai slimībai šādu analīzi taisīt būtu finansiāli pārāk neizdevīgi. Bet šos datus varam izmantot arī citām slimībām. Ja mēs kopumā aprēķināsim risku, piemēram, 20 slimībām, tad jau sanāks, ka 20% no visiem cilvēkiem, kuru genoms tiks analizēts, iekritīs šajā 1% kategorijā kādā no 20 slimībām.

Pagaidām gan manis sacītais ir idealizēta situācija. Lai šādu pētniecību izmantotu praksē, vispirms skaidri jāpierāda, kā tā palīdz uzlabot situāciju.

Vai, ņemot vērā jau iegūtos datus, var noteikt, kādas ir Latvijas iedzīvotāja veselības vājās vietas?

Katrā populācijā dominē kāds reto slimību īpatsvars. Tā ir viena no lietām, kas interesē ārstus ģenētiķus, taču mums vēl nav savākti tik daudzi paraugi, lai pateiktu kaut ko konkrētāku. Izskatās, ka daudzas slimības pie mums ir biežāk sastopamas nekā citur, bet par to vēl jāpārliecinās turpmākajos genomu pētījumos.

Savukārt bieži sastopamo slimību rādītājs ir relatīvs. Ja starp valstīm šis pētījums tiktu veikts ar vienotām metodēm, vienādiem paraugu skaitiem, vienādiem datiem, ko ir ļoti grūti īstenot, tad varbūt mēs redzētu, ka Latvijā ir augstāks risks saslimt ar vienu vai otru slimību, bet tas nav pētījuma mērķis. Turklāt biežās slimības kombinējas – tur ir gan ģenētiskie, gan vides faktori. Pēdējie no tiem ir daudz spēcīgāki par ģenētiku.

Mūsu dzīvesstilam ir ļoti liela nozīme slimības attīstībā, genoms spēlē tikai zināmu lomu.

Mūsu mērķis drīzāk ir koncentrēties uz indivīdu – noteikt, ar ko viņam ir lielāks risks saslimt, un līdz ar to noskaidrot, ko var darīt, lai šo risku mazinātu.

Vai šos datus var izmantot arī kaut kur citur, ne tikai medicīnā?

Etniskās piederības noskaidrošanai. Bet šī informācija ir maz lietojama praktiski, tāpēc pamatā tā tiek izmantota medicīnā.

Jau ir izskanējis, ka mūsu populācijā visvairāk sastopams mednieku vācēju genoms. Kādi genomi vēl mūsos ir atrodami?

Latvijas Vēstures institūta speciālisti, sadarbojoties ar vācu kolēģiem, arheoloģiskajos izrakumos atrastajos kaulos atklāja septiņus tūkstošus gadu senu cilvēka genomu. Un arī šobrīd, sīkāk analizējot jau pieejamos datus, ir redzams, ka mūsu īpatnība ir samērā liela vēsturisko genomu klātbūtne. Līdz ar to varam secināt, ka tiem cilvēkiem, kas te pirms gadu tūkstošiem ir dzīvojuši, mēs esam vistiešākie pēcteči.

Vispirms jāpaskaidro, ka mednieki vācēji ir tikai tāds nosaukums. Par mums pareizāk pat būtu teikt, ka esam rietumu mednieki vācēji. Vēsturiski tā bija cilvēku grupa, kura ledus laikmetu “pārdzīvoja” teritorijā, kas atrodas mūsdienu Spānijā, pēc tam no turienes viņi izplatījās pa visu Eiropu. Tad nāca lielās migrācijas no austrumiem, kas diezgan būtiski nomainīja genomu Eiropā.

Mēs ar lietuviešiem kaut kādā veidā bijām izolētāki, tāpēc šis senais genoms saglabājās.

Pētniecībā mēs izmantojām šobrīd savāktos 4,5 tūkstošus Latvijas iedzīvotāju paraugu. No tiem atlasījām tos, kuru īpašnieki bija norādījuši, ka arī pēc tautības ir latvieši, un, veicot analīzi, noteicām, cik lielā mērā mums nākušas klāt citas asinis. Atklājām, ka mūsu genomā patiešām milzīga daļa atbilst rietumu medniekiem vācējiem. Dažiem cilvēkiem genoms pat atbilst gandrīz simtprocentīgi. Otrs sastopamākais genoms ir mūsdienu tipiskā rietumeiropiešu genoma frakcija, kas vēsturiski nāk no Turcijas, Anatolijas, nedaudz mūsos ir arī stepes cilvēku, kuri nāk no Armēnijas, Moldovas, Grieķijas, arī Ukrainas, Baltkrievijas, maza daļa mūsos ir somugri.

Vai joprojām ir iespējams piedalīties genoma references projektā?

Jā, projekts turpinās. Lai pieteiktos, jāaizpilda anketa Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centra mājaslapā. Projektā var piedalīties tikai pilngadīgas personas, taču, lai genoma reference būtu pilnvērtīga, tajā nedrīkst piedalīties divi vai vairāki pirmās pakāpes asinsradinieki. Ja, izvērtējot pieteikumu, dalība projektam tiks apstiprināta, tad persona saņems nosūtījumu uz E. Gulbja laboratoriju, kur būs jānodod asins paraugs. Tālāk jau viss notiks anonīmi, līdz ar to dalībniekam netiks tūlīt sniegtas atbildes vai rezultāti par viņa paraugā veikto DNS analīzi – materiāls tiks izmantots tikai kopējas iedzīvotāju genoma ainas izveidei. Taču pēc projekta noslēgšanās 2025. gadā katrs cilvēks varēs pieprasīt un saņemt savus genoma datus.