Lai arī mēs Latvijā lepojamies ar interneta ātrumu vairāk nekā saviem zinātnes sasniegumiem, pētniekiem tas ir par lēnu. Mūsdienu zinātne balstās uz ļoti liela apjoma datu apstrādi, stāsta Biomedicīnas centra pētnieks Dāvids Fridmanis
Nelielajā Pārdaugavas kafejnīcā Kairi, kur esam norunājuši tikšanos ar Latvijas Biomedicīnas studiju un pētījumu centra (BMC) vadošo pētnieku Dāvidu Fridmani, pusdienlaikā ir daudz apmeklētāju un valda čalas. Bioloģijas doktoram ir klusa balss, sacītajā netrūkst zinātnisku terminu, un es nedaudz satraucos, kā vēlāk varēšu vajadzīgo informāciju izšķirt kopējā fona troksnī. Taču datu apjoms, ar ko šoreiz jātiek galā manām smadzenēm, gan ir triviāls salīdzinājumā ar to, ko ikdienā dara mans sarunas biedrs.
Fridmanis vada cilvēka mikrobioma (mūsu ķermenī mītošo mikroorganismu kopums) pētījumus, nodarbojas ar baktēriju ģenētiskā materiāla sekvenēšanu. Tas notiek, īpašā aparātā ieliekot nelielu izkārnījumu piciņu. To apstrādā, līdz pāri paliek īsas nevienādi sasmalcinātas DNS molekulas strēmelītes, kuras pēc tam atkal stiķē kopā, meklējot, kuras no tām savstarpēji sader. «Cilvēks, dzīvnieks, augs vai baktērija — joks ir tāds, ka šajā līmenī DNS daļas ir ķīmiski vienādas,» viņš stāsta. «Tajā masā iejaucies arī ļoti daudz cilvēka genoma, no kura jātiek vaļā. Tas vēl vairāk palielina apstrādājamo datu apjomu.»
Citi viņa kolēģi BMC nodarbojas ar cilvēka, specifisku audzēju vai Covid-19 vīrusa genoma pētīšanu, tādējādi tiek iegūta gan zinātniska informācija, kas papildina cilvēces izpratni par pasauli, gan arī var palīdzēt pavisam konkrētiem pacientiem Latvijā. Taču mūsu tikšanās iemesls ir tas, ka uzņēmumi LMT un MikroTik nupat ir uzdāvinājuši BMC lieljaudas datu pārraides tīklu. Tas turpmāk datu apmaiņai starp iestādēm aizstās līdz šim izmantoto parasto interneta pieslēgumu. Es vēlos saprast, ko tas dos zinātnei un pacientiem Latvijā.
«Cilvēks ir ūdens un proteīnu maisījums,» Fridmanis saka, noliecies pār pupiņu zupas bļodiņu. «Bet, runājot par genomu, man patīk izmantot analoģiju ar telegrāfu, kur informācija tiek nodota iekodēta kā punkti un svītras. Gēnu gadījumā tie ir četri dažādi simboli, bet genoms ir instrukciju kopa, pēc kuras uzbūvēt organismu.»
Mūsdienās informācijas tehnoloģiju attīstība padarījusi iespējamu un pat salīdzinoši lētu šo instrukciju analīzi. «Cilvēka genoma sekvenēšanas pašizmaksa mūsdienās ir ap 600 vai 700 eiro,» norāda Fridmanis. «Pati pirmā sekvenēšana izmaksāja, ja nemaldos 10 miljardus.»
Pielietojums tam ir plašs un praktisks. BMC cieši sadarbojas, piemēram, ar Bērnu slimnīcu. Genoma sekvenēšana mazajiem pacientiem ar neizskaidrojamiem slimību simptomiem ļauj konstatēt iespējamas retas ģenētiskas saslimšanas, kuru nosaukumus no galvas nezina pat mans sarunbiedrs, jo tas nav viņa tiešo pētījumu lauciņš. Lielas cerības tiek liktas uz centra pienesumu onkoloģijas slimnieku ārstēšanā. Veicot vēža šūnu ģenētisko analīzi, iespējams piemērot labākas, cerīgākas, pacientam individuāli piemērotas ārstniecības metodes.
«Protams, mums tas arī ir interesanti no zinātnes viedokļa. Taču te ir arī tāds aspekts, ka daudzos šādos gadījumos saņemt valsts apmaksātas analīzes ir ļoti grūti. Mēs kā zinātnieki saņemam naudu ideju konkursos un neesam atkarīgi no veselības aprūpes budžeta,» ieguvumu pacientiem skaidro Fridmanis, jo tikai pēc diagnozes uzstādīšanas var sākt pareizu ārstēšanu.
Sekvenēšana un datu analīze gan prasa iekārtas, kuru iegādi un uzturēšanu BMC pats nevar atļauties. Taču tā pati par sevi neesot problēma — kad BMC nonāk pacienta analīžu paraugi, centrā tos apstrādā, sagatavo un nosūta kompānijai MGI Tech, kam pieder jaudīga genoma sekvenēšanas iekārta. Iegūtie dati tālāk ceļo uz Rīgas Tehniskās universitātes lieljaudas datu apstrādes centru. Tas ir superdators, ko izmanto dažādu zinātnes nozaru pārstāvji. Kad BMC pētnieki beiguši analīzi, iegūtos secinājumus nodod atpakaļ ārstniecības iestādei, un tālākais jau ir ārstu kompetencē.
Vājais punkts visā šajā shēmā līdz šim bija tieši datu nogādāšana no vienas iestādes otrā. Viena cilvēka genoma analīze vien ir 100 gigabaitu informācijas. Kopējā interneta pieslēgumā tam jākonkurē ar visu pārējo lietotāju datu plūsmu, kā rezultātā datu pārsūtīšana no vienas iestādes uz otru dažreiz aizņēmusi pat dienas, bet atsevišķos gadījumos ātrāk sanācis tos ielādēt cietajā diskā un cauri Rīgai aizvest uz vajadzīgo vietu ar automašīnu.
Kad līdz Latvijai nonāca Covid-19 pandēmija, BMC ķērās pie vīrusa genoma sekvenēšanas. Katra individuāla vīrusa genomā ir apslēptas norādes uz tā izcelsmi. «Nav svarīgi, vai tas ir cilvēks vai vīruss. Genoms ir kā grāmata. Gluži kā pārrakstot grāmatu, tajā ieviešas kļūdas, tāpat arī gēniem, kopējot pašiem sevi, tādas mēdz rasties. Tās sauc par mutācijām,» stāsta Fridmanis. «Atrodot līdzīgu mutāciju spektru vīrusos, kas ņemti no dažādiem cilvēkiem, mēs varam pateikt, ka, piemēram, šī cilvēku grupa inficējusies no viena sākotnējā avota,» skaidro pētnieks.
Tas palīdz efektīvāk apzināt kontaktpersonas, testēt tās, noteikt karantīnu utt. Līdz šim process aizņēmis aptuveni nedēļu. Jaunais datu pārraides tīkls, kas pagaidām savieno BMC, MGI Tech, RTU un Bērnu slimnīcu, to paātrinās par 1—2 dienām.
Cilvēka mikrobioms, ko pēta Fridmanis, varbūt neizklausās tik nozīmīgs uz pandēmijas un audzēju fona. Taču, pieaugot zinātnieku spējai apstrādāt un analizēt datus, tā nozīme cilvēka veselībā tiek novērtēta arvien vairāk. Cilvēka ķermenis ir ekosistēma, kurai nepieciešams veselīgs mikrobioms, lai tā būtu veselīga. «Cilvēkā mīt tūkstošiem baktēriju, sēnīšu un vīrusu. Mēs esam evolucionējuši kopā ciešā mijiedarbībā cits ar citu,» skaidro pētnieks.
«Ir pat pierādījumi tam, ka zarnu baktērijas ražo signālus, kas var ietekmēt tavas smadzenes. Piemēram signalizē, ka tām vajag cukuru, un mēs ēdam saldumus,» stāsta pētnieks. «Diabēta pacientam ar aptaukošanos un vāju ēšanas disciplīnu var implantēt zarnu baktērijas no vesela cilvēka un viņam samazinās apetīte, veselības stāvoklis uzlabojas.»
Problēmas mikrobiomā var izraisīt slimības vai apgrūtināt to ārstēšanu. Ir specifiskas baktērijas, kuru klatbūtnes gadījumā zāles izraisa nepatīkamas blaknes. Ja, sekvenējot zarnu mikrobioma ģenētisko materiālu, izdodas atklāt, ka pacientam tāda ir, pirms ārstēšanas jātiek galā ar baktēriju.
Liela apjoma datu apstrāde ļauj pētniekiem ar svaigu skatu palūkoties uz pašām sīkākajām būtnēm — vīrusiem un baktērijām —, saprast kļūdas instrukcijā, pēc kuras uzbūvēts cilvēks, un labāk vadīt epidemioloģisko situāciju pandēmijas laikā. Nākotnē tīklam paredzēts pieslēgt vēl citas veselības un zinātniskās iestādes.
Pēcpusdienā, kad intervija jau sen beigusies, Fridmanis vēl piezvana un īpaši lūdz pieminēt, ka pavērsiens šai situācijā noticis tad, kad MikroTik līdzīpašnieks Džons Tallijs (kura kompānija ziedo miljonus eiro zinātnes un veselības organizācijām Latvijā) bija padzirdējis, ka zinātnieki genoma datus pārvadā ar automašīnu. Viņš apņēmies jautājumu atrisināt un savu vārdu ir turējis.
Ēdienkarte
Pupiņu zupa
Grilēta vistas krūtiņa ar kartupeļu biezeni
Cepts lasis ar rīsiem
The post Zinātnieku internets appeared first on IR.lv.