Ļaundabīgo audzēju ģenētika un evolūcija. LU doktorantes Nineļas M. Vainšeļbaumas pētījums

Nineļa M. Vainšeļbauma ir viena no četriem talantīgākajiem LU doktorantiem eksakto, dabaszinātņu, medicīnas un dzīvības zinātņu jomā, kas saņēmusi LU fonda atbalstu. Maģistra grādu bioloģijā ieguvusi ar izcilību. Paralēli studijām un pētnieciskajam darbam piedalās dažādās vietēja un starptautiska līmeņa erudīcijas spēlēs, gūstot augstus rezultātus, zīmē, apgūst japāņu valodu un pat domā uzrakstīt zinātniskās fantastiskas grāmatu.

Parasti ikdienu Nineļa pavada Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centra laboratorijā, kur Dr. habil. med. Jekaterinas Ērenpreisas vadībā izstrādā savu promocijas darbu par ļaundabīgo audzēju ģenētiku un evolūciju. Šobrīd apņēmīgā molekulārbioloģe veic analītisko pētniecību, kur lieti noder nesen papildinātās zināšanas bioinformātikā. Pilnībā nodoties pētnieciskajam darbam palīdz LU fonda administrētā stipendija doktorantūras studijām. Nineļa labprāt pastāsta par savu pētījumu un skaidro turpmākās iespējas.

Arvien biežāk cilvēki saskaras ar diagnozi “vēzis”. Kāpēc slimība ir populācijā tik izplatīta un turklāt grūti ārstējama?

Ne velti termins “onkoloģija”, kas apzīmē zinātni, kas pēta vēzi, ir radies no grieķu vārda “ὄγκος” – nasta, smagums, slogs. Ņemot vērā, ka risks saslimt ar onkoloģisku slimību kādā dzīves posmā gan vīriešiem, gan sievietēm ir ap 40% vai vairāk, ārstēšana bieži ilgst gadiem, bet tikai aptuveni pusei no slimniekiem izdodas atlabt, kļūst skaidrs, ka vēzis tiešām ir nasta, kas ir jāstiepj visai mūsdienu sabiedrībai.

Augsto slimības agresivitāti un letalitāti piešķir audzēju šūnu spēja ātri un nemitīgi mainīties, proti, evolucionēt, pielāgojoties gan ķīmijterapijas, gan radioterapijas apstākļiem, un metastāžu veidā izplatoties pa slimnieka ķermeni, tādējādi izpostot organismu un galu galā laupot dzīvību. Tieši šos vēža šūnu evolūcijas procesus pētām mūsu laboratorijā, izmantojot multidisciplināro pieeju vēža šūnu bioloģijas izpētei.

Evolūcijas gaitā vēža šūnas, it īpaši tās retās šūnas, kas spītīgi izdzīvo pēc ārstēšanas kursa, krasi izmainās, iegūstot jaunas, no citiem šūnu veidiem un pat evolucionāri senākām dzīvības formām, piemēram, vienšūņiem un agrīniem daudzšūnu organismiem,  “pārņemtās” īpašības. Protams, tāda apmēra agresīva evolūcija ietver dramatiskas pārmaiņas gan gēnu, gan proteīnu, gan hromosomu un veselu hromosomu komplektu, respektīvi, genomu, līmenī.

Tieši kādus procesu tu apskati un pēti?

Mans pētījums koncentrējas galvenokārt uz hromosomu un genomu skaita, precīzāk, ploīdijas, izmaiņām, it īpaši tā saucamo triploīdiju – stāvokli, kad vēža šūnā ir novērojams pusotru reizi lielāks hromosomu skaits nekā normālajā jeb diploīdajā šūnā. Proti, triploīdām šūnām ir ap 69 (58-80) hromosomu, lai gan normāli vajadzētu būt 46 hromosomām. Mūsu iepriekš iegūtie un zinātniskajā rakstā¹ nopublicētie dati liecina, ka vēža triploīdija, kas ir saistīta ar paaugstināto slimības agresivitāti un pacientu letalitāti, ir nevis nejaušas hromosomu iegūšanas un zaudēšanas sekas, bet gan dzimumvairošanās mehānismiem līdzīgo pre-programmēto pilngenoma izmaiņu rezultāts. Tai ir adaptīva loma audzēja izdzīvošanā un turpmākā augšanā. Balstoties uz šiem rezultātiem, Latvijas pētnieciskā grupa nolēmusi turpināt pilnā vēža genoma izmaiņu izpēti. Veiksmīga turpmākā pētnieciskā darba gadījumā tā rezultāti var potenciāli atspoguļoties arī uz grūti ārstējamo audzēju diagnostiku un terapiju.

Ko jūsu pētnieciskajai grupai vēl ir izdevies atklāt? Ko pati līdz šim esi paveikusi?

Aprīļa vidū žurnālā “International Journal of Molecular Sciences” (Starptautiskais žurnāls molekulārajās zinātnēs) tika nopublicēta mūsu grupas zinātniskā publikācija² par vēža šūnu rezistenci pret terapiju DNS līmenī. Raksta pamatā ir daudzpusīgs pētījums, kas tika veikts, mūsu laboratorijai sadarbojoties arī ar ārvalstu kolēģiem. Rezultāti norāda uz jauno evolucionāro īpašību, kas palīdz vēža šūnām pretoties ķīmijterapijai. Sava promocijas darba ietvaros veicu eksperimentālo datu bioinformātisko analīzi un statistisko izvērtēšanu.  

Viens no izmaiņu paveidiem, kas ir novērojams vēža šūnās pēc apstrādes ar ķīmijterapiju, ir mitotiskā izslīdēšana. Šī fenomena gadījumā šūna it kā gatavojas dalīties, bet ”pārdomā”, kā rezultātā genoma kopiju skaits vairākkārt dubultojas, un tādējādi palīdz nelielai vēža šūnu daļai pārdzīvot ārstēšanas periodu un izlabot bojājumus, lai pēc noteikta laika atkal sāktu dalīties. Pētījuma gaitā, apstrādājot triploīdās MDA-MB-231 krūts vēža šūnu līnijas šūnas ar ķīmijterapeitisko aģentu doksorubicīnu, kas bojā DNS, tika novēroti trīs savstarpēji saistītie procesi, kas kopumā sekmē vēža šūnas atavistisko (organisma īpašību un pazīmju parādīšanās, kādas bijušas raksturīgas tāliem priekštečiem) regresiju līdz vienšūnas organismam līdzīgām stāvoklim, piemēram, amēbai līdzīga fenotipa jeb ārējo pazīmju iegūšanu, izdzīvošanu un slimības atgriešanos. Šie rezultāti arī norāda, ka pacientu audzējos sastopamā pilnā genoma triploīdija varētu arī rasties tieši inversās mejozes procesa rezultātā, proti, norit dalīšanās, kuras rezultātā hromosomas tiek citādi sadalītas starp meitšūnām. Ja tas tiks neatkarīgi apstiprināts arī citās laboratorijās, šis varētu būt unikāls atklājums. Mēs arī turpināsim to pētīt.

Ko tev ir sniegusi stipendija?

Esmu noteikti ievērojusi, ka pagodinājumam un finansiālajām atbalstam, ko piešķir stipendiātes statuss, ir nozīmīga labvēlīga ietekme gan uz pētniecisko produktivitāti, gan uz vispārējo motivāciju citās ikdienas gaitās. Es saprotu, ka stipendija ir ne tikai finansiāls atbalsts, bet arī uzliek lielu atbildību pierādīt, ka esmu izcīnītās balvas cienīga, un liek daudz strādāt, meklējot savu darba nišu. Stipendija ir sniegusi man iespēju paaugstināt savu kvalifikāciju un pilnveidoties. Piemēram, kopš stipendijas piešķiršanas esmu pabeigusi piecus Coursera platformā piedāvātos tiešsaistes kursus no Mičiganas un Džona Hopkinsa (John Hopkins) universitātēm, nozīmīgi uzlabojot savas statistikas,  programmēšanas un bioinformātikas zināšanas. Esmu arī pieteikusies “Vēža genomikas” kursam, ko piedāvā Eiropas Bioinformātikas institūts (EMBL-EBI). Cerams, ka tuvākajā nākotnē man būs iespēja paplašināt savas zināšanas, apmeklējot arī starptautiskās zinātniskās konferences ārzemēs.

Kāpēc ir svarīgi atbalstīt jaunos pētniekus arī turpmāk?

Manuprāt, atbalstam ir milzīga nozīme, jo talantīgu un entuziastisku pētniecībā ieinteresētu jauniešu, ir maz. Lai pēc iespējas vairāk jauno pētnieku turpinātu savu karjeru zinātnē, šis potenciāls ir intensīvi un rūpīgi jākultivē – tā realizēšanai bieži nepietiek tikai ar interesi, entuziasmu, talantu un augstām darbspējām. Atbalsta iespēju trūkuma gadījumā, materiālo līdzekļu un profesionālo kontaktu nepietiekamība var viegli kļūt par klupšanas akmeni un zinātniskās karjeras pārtraukšanas cēloni. Vēlos vēlreiz izteikt pateicību LU fondam un mecenātam par piedāvāto iespēju iegūt jauno pieredzi, pilnveidot sevi un dalīties zināšanās ar citiem!

¹ “Meta-Analysis of Cancer Triploidy: Rearrangements of Genome Complements in Male Human Tumors Are Characterized by XXY Karyotypes” (Vainšeļbauma NM, Zajakins P, Kleina R, Giuliani A,  Erenpreisa J). IF=3.331.

² “Mitotic Slippage and Extranuclear DNA in Cancer Chemoresistance: A Focus on Telomeres” (Salmiņa K, Bojko A, Iņasķina I, Staniak K, Dudkowska M, Podlesniy P, Rumnieks F, Vainšeļbauma NM, Pjanova D, Sikora E, Erenpreisa J). IF=4.183.

Par Latvijas Universitātes fondu

Jau kopš 2004. gada Latvijas Universitātes fonds nodrošina iespēju mecenātiem un sadarbības partneriem atbalstīt gan LU, gan citas vadošās Latvijas augstskolas, tā investējot Latvijas nākotnē. LU fonda prioritātes ir atbalstīt izcilākos studentus un pētniekus, veicināt modernas mācību vides izveidi, kā arī universitātes ēku būvi un rekonstrukciju.