Asociētais profesors KRISTAPS JAUDZEMS ir vadošais pētnieks Latvijas Organiskās sintēzes institūtā, kurš relatīvi īsā laika nogrieznī sasniedzis daudz. “Man patīk darīt to, kas mani interesē. Ja darāmais mani nesaista, esmu neproduktīvs.”
Kristaps Jaudzems, ieguvis doktora grādu ķīmijā, ir vadošais pētnieks un laboratorijas vadītājs Latvijas Organiskās sintēzes institūtā, kā arī asociētais profesors Latvijas Universitātē, Latvijas Zinātņu akadēmijas īstenais loceklis, darbojas Latvijas Jauno zinātnieku apvienībā. Pieredzi ieguvis Scripps pētniecības institūtā (ASV), Lionas Augsta magnētiskā lauka centrā (Francijā) un Austrālijas Nacionālajā universitātē. Izmantojot kodolu magnētiskās rezonanses spektroskopiju, pēta topošo zāļvielu darbības mehānismu un zirnekļu zīda proteīnu struktūras—funkcijas—īpašību likumsakarības ar mērķi iegūt jaunas zāļu kandidātvielas vai jaunus biomateriālus.
Ārkārtas situācijas laikā viņš nodarbojās ar iepriekš iegūto datu analīzi un atskaišu un publikāciju rakstīšanu. Darbā ieradās uzstādīt eksperimentus, kurus var veikt un novērot attālināti.
“Latvijas zinātnieki pavisam noteikti gatavi dot savu artavu gan vakcīnas, gan medikamentu izstrādē cīņā pret Covid–19,” pārliecināts Jaudzems. Vakcīnas izstrādē jau ir iesaistījušies Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centra zinātnieki prof. Kaspara Tāra un prof. Andra Zeltiņa vadībā. Kristaps Jaudzems kopā ar kolēģiem (Latvijas Organiskās sintēzes institūta vadošajiem pētniekiem Aigaru Jirgensonu, Edgaru Sūnu un Latvijas Organiskās sintēzes institūta direktoru Osvaldu Pugoviču) pauduši gatavību piedalīties eksperimentālo medikamentu pret Covid–19 ražošanas procesa izstrādē.
Ierastā ikdiena laboratorijā
Jaudzema ikdiena ir darbs ar kodolmagnētiskās rezonanses spektrometru, pārbaudot jaunās sintezētās molekulas, kontrolējot, vai atomu izkārtojums molekulā ir tāds, kā ķīmiķi gribējuši.
“Mūsu institūta ķīmiķi–sintētiķi sintezē daudz jaunu vielu ar potenciālu bioloģisko iedarbību, savukārt mēs mēģinām saprast, kā jaunsintezētās vielas iedarbojas uz mērķmolekulām dzīvajos organismos,” stāsta Jaudzems. “Tad dzīvo organismu molekulas producējam baktēriju šūnu kultūrās, identificējam attiecīgo gēnu, kas attiecīgo molekulu kodē dzīvajā organismā, šo gēnu ievietojam baktērijās. Tālāk baktērijas šo molekulu uzražo, mēs to izdalām un skatāmies, kā šī molekula mijiedarbojas ar sintezētajām zāļvielām, kas tiek taisītas šeit, institūtā. Tad identificējam pirmos savienojumus, kas uzrāda vāju mijiedarbību, pēc tam identificētos savienojumus mainām, modificējam un skatāmies, kā panākt spēcīgāku mijiedarbību, precīzāk, iedarbību. Tas ir vairāku gadu darbs, līdz nonāk līdz molekulai, kas varētu būt zāļvielas kandidāte, ar kuru varētu sākt klīniskos pētījumus.”
Mākslīgā zirnekļu tīkla pētījumi biomedicīnā
Pagājušajā gadā prese daudz rakstīja par mākslīgā zirnekļu zīda pētījumiem, pie kā strādā Jaudzems sadarbībā ar Karolinskas institūta laboratoriju Zviedrijā un šajā projektā piedalās kopš 2011. gada. Viņš skaidro: “Šie pētījumi tika sākti, lai saprastu, kā zirneklī veidojas zirnekļa zīds. Tas sastāv no olbaltumvielām. Kad zirneklis uzražo olbaltumvielas, tās ir šķīstošas. Ceļojot cauri zirnekļa zīda izvades kanālam, olbaltumvielu struktūra mainās, bet šķidrums, kas atrodas zirnekļa zīda dziedzerī, sacietē un kļūst par ļoti izturīgu pavedienu jeb šķiedru. Mēs pētījām, kā notiek pāreja no šķidra stāvokļa uz cietu un kādas olbaltumvielu struktūras pārmaiņas ir pārejas pamatā. To izpētījām ļoti sīki atomu līmenī un pierādījām mehānismu, kā viss notiek. Tagad jau esam pievērsušies nākamajai stadijai, kad šos procesus mēģināsim tehniski realizēt laboratorijā. Izmantojot baktēriju šūnas, lielā daudzumā iegūstam olbaltumvielas, lai varētu veidot šķiedras.”
Šā pētījuma galamērķis ir iegūt mākslīgu zirnekļa zīdu, jo zirnekļa zīds ir viens no izturīgākajiem materiāliem dabā, tajā pašā laikā bioloģiski saderīgs ar cilvēka organismu — neizraisa imūno reakciju. Tas šim materiālam paver plašu biomedicīnisko izmantojumu — audu reģenerēšanai un mākslīgo orgānu radīšanai. “No mākslīgā zirnekļu zīda veidotu tādas struktūras, ko mēs saucam par ietvariem, kas nodrošinātu šūnu augšanu trīs dimensijās vēlamajā formā. Piemēram, no mākslīgā zirnekļu zīda varētu izveidot ietvaru nieres formā un, izmantojot cilmes šūnas, ietvaru apaudzēt ar vajadzīgā tipa šūnām, liekot cilmes šūnām dalīties par attiecīgā tipa šūnām. Lai to sasniegtu, pētījumiem vēl vajadzīgi kādi pieci, varbūt desmit gadi. Taču nevaru apgalvot, ka cilvēka iekšējo orgānu mākslīgā ietvara radīšanai tiks izmantots tieši zirnekļa zīds. Zinātnieki visā pasaulē pēta dažādu veidu biomateriālus, piemēram, zīdtārpiņu zīdu, kas tiek pat vairāk pētīts nekā zirnekļu zīds.
Ir vairāki izaicinājumi, kas jāpārvar, lai biomateriālu varētu ieviest. Pirmkārt, ir jārada materiāls ietvaram, kas pagaidām nav izdevies. Otrkārt, šim materiālam jābūt tādam, lai varētu pielāgot dažādām tehnoloģijām, piemēram, 3D drukāšanai. Treškārt, orgāni nesastāv tikai no viena veida šūnām, tāpēc izaicinājums varētu būt nodrošināt, lai mākslīgie orgāni būtu analogi dabiskajiem. Vai šie mākslīgie orgāni tiešām spēs izpildīt visas funkcijas, kādas pilda dabiskie orgāni? Vai cilvēka organisms pieņems mākslīgos orgānus? Domāju, ka pirmie parādīsies nevis mākslīgie orgāni, bet tiks veikta audu reģenerēšana augstākā pakāpē, nekā tas ir iespējams šobrīd. Tas jo sevišķi attiecas uz centrālās nervu sistēmas audiem, piemēram, muguras smadzeņu audiem,” stāsta Jaudzems.
Nesen pētījumam, ko latvieši veic sadarbībā ar zviedru zinātniekiem, saņemts ERAF finansējums 561 tūkstoša apmērā. Projekta mērķis ir radīt mākslīgo zirnekļa zīdu, kas būtu piemērots 3D drukāšanas tehnoloģijai. Tā kā Organiskās sintēzes institūtā ir plaši ķīmiskās sintēzes resursi, zinātnieki izdomājuši, ka mākslīgās šķiedras varētu radīt ne vien no olbaltumvielām, bet olbaltumvielas vēl ķīmiski modificēt, lai uzlabotu iegūstamo šķiedru īpašības.
Foto: no Kristapa Jaudzema albuma
Pilnu raksta versiju lasiet Doctus 2020. gada jūnija numurā
