ΦΩΤΗΣ ΚΑΦΑΤΟΣ

Αρχισε η τρίτη επανάσταση της βιολογίας

Στην εκρηκτική ανάπτυξη της βιολογίας, η οποία μπαίνει συνεχώς σε περισσότερες πτυχές της ζωής μας, ήταν αφιερωμένο το δεύτερο συνέδριο της Πανελλήνιας Ενωσης Βιολόγων το οποίο πραγματοποιήθηκε την περασμένη εβδομάδα στο Θέατρο του Κολλεγίου Αθηνών. Κατά τη διάρκεια του συνεδρίου, την έναρξη των εργασιών του οποίου κήρυξε ο υπουργός Υγείας κ. Αλέξανδρος Παπαδόπουλος και του οποίου επίτιμος προσκεκλημένος ήταν ο κ. Φώτης Καφάτος, διευθυντής του Ευρωπαϊκού Εργαστηρίου Μοριακής Βιολογίας (European Molecular Biology Laboratory, EMBL), συζητήθηκαν τα επιστημονικά θέματα τα οποία αγγίζουν τους περισσοτέρους από εμάς. Ετσι συζητήθηκαν η προγενετική και η μεταγενετική διάγνωση, οι γενετικά τροποποιημένοι οργανισμοί, η μεταγονιδιωματική φάση της βιολογίας και οι επιπτώσεις της και παρουσιάστηκαν τα ερευνητικά ιδρύματα της χώρας των οποίων το ερευνητικό ενδιαφέρον επικεντρώνεται σε θέματα βιολογίας. «Το Βήμα» παρακολούθησε το συνέδριο και μίλησε με τον κ. Καφάτο για το παρόν και το μέλλον της βιολογίας τόσο στον διεθνή όσο και στον ελλαδικό χώρο.

­ Η ομιλία σας στο συνέδριο της ΠΕΒ είχε τίτλο «Η τρίτη επανάσταση της μοριακής βιολογίας». Εκτιμάτε ότι βιώνουμε μια επαναστατική περίοδο στη μοριακή βιολογία και ποιες ήταν οι άλλες δύο επαναστάσεις;

«Πράγματι περνούμε μια επαναστατική περίοδο στη μοριακή βιολογία. Αλλά ας πάρουμε τα πράγματα από την αρχή. Η πρώτη επανάσταση στη μοριακή βιολογία έγινε κατά την περίοδο των δεκαετιών ’40-’60. Εκείνη την εποχή οι βιολόγοι χρησιμοποιώντας πολύ απλούς μονοκύτταρους οργανισμούς, τα βακτήρια και τους βακτηριοφάγους (οργανισμοί που παρασιτούν στα βακτήρια), ανακάλυψαν ότι τα γονίδια, οι φορείς της κληρονομικότητας, αποτελούνταν από DNA. Επίσης ξεκαθάρισαν ότι η ροή της γενετικής πληροφορίας περνά από το DNA στις πρωτεΐνες μέσω του RNA. Με άλλα λόγια, ανακάλυψαν ότι οι πρωτεΐνες, οι οποίες είναι τα πολύπλοκα λειτουργικά συστατικά του κυττάρου, δημιουργούνται βάσει του γενετικού κώδικα ο οποίος είναι γραμμένος στο DNA και ο οποίος μεταγράφεται σε RNA προκειμένου να χρησιμοποιηθεί ως οδηγός της σύνθεσης των πρωτεϊνών».

­ Η επιλογή των οργανισμών μελέτης εκείνη την εποχή είναι τυχαία;

«Κάθε άλλο. Χρειάστηκε να συγκεντρωθούμε στα πιο απλά βιολογικά συστήματα προκειμένου να μπορέσουμε να καταλάβουμε τους πιο βασικούς, τους πιο γενικούς μηχανισμούς της ζωής. Μόνο στη συνέχεια μπορέσαμε να περάσουμε στα πολυπλοκότερα, πράγμα που έγινε κατά τη δεύτερη επανάσταση στη μοριακή βιολογία, την ευκαρυωτική».

­ Πότε έγινε αυτή η επανάσταση και τι περιελάμβανε;

«Η δεύτερη επανάσταση συνετελέσθη κατά τη διάρκεια των δεκαετιών ’70-’80, όταν νέες τεχνολογίες αναπτύχθηκαν και επέτρεψαν την κλωνοποίηση του DNA. Επισημαίνω ότι πρόκειται για κλωνοποίηση DNA και όχι οργανισμών. Η δυνατότητα κλωνοποίησης του DNA έλυσε τα χέρια των επιστημόνων οι οποίοι μπορούσαν να το πολλαπλασιάσουν μέσα σε βακτήρια και να απομονώσουν καθαρά γονίδια ανεξαρτήτως προέλευσης. Τούτο επέτρεψε το πέρασμα σε πολυπλοκότερους ευκαρυωτικούς οργανισμούς, δηλαδή αυτούς των οποίων το γενετικό υλικό εντοπίζεται προστατευμένο σε έναν πυρήνα, κάρυο. Ορισμένοι πρότυποι οργανισμοί μελετήθηκαν τότε πολύ: ο ζυμομύκητας, η μύγα του ξιδιού και το ποντίκι».

­ Ποια είναι τα κυριότερα επιτεύγματα αυτής της επανάστασης;

«Πρώτα η ανάπτυξη των τεχνικών της γενετικής μηχανικής που οδήγησε στην κλωνοποίηση του DNA και στη δημιουργία διαγονιδιακών οργανισμών και ύστερα η μέθοδος αλληλούχισης γονιδίου (το διάβασμα, δηλαδή, της αλληλουχίας των γραμμάτων του DNA). Τέλος, η κατανόηση σε γενικές γραμμές του πώς ρυθμίζεται η έκφραση των γονιδίων στους πολυκύτταρους οργανισμούς».

­ Και η τρίτη επανάσταση πότε άρχισε;

«Οι βάσεις της τρίτης επανάστασης, η οποία τώρα βρίσκεται σε πλήρη εξέλιξη, ετέθησαν όταν, κατά τη δεκαετία του ’80, ορισμένες τεχνικές μπήκαν σε μαζική κλίμακα. Η βιολογία σαν να πέρασε από την εποχή της χειροτεχνίας στην εποχή της βιομηχανίας. Βαθμιαία πάψαμε να ασχολούμαστε με τα συστατικά του κυττάρου ένα προς ένα (όπως ήμασταν αναγκασμένοι παλαιότερα να κάνουμε) γιατί μπορούσαμε πλέον να τα μελετήσουμε ως σύνολο, ολιστικά. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η αλληλούχιση (αποκωδικοποίηση) του γονιδιώματος, δηλαδή όλου του DNA ενός οργανισμού. Πρώτα έγινε στον ζυμομύκητα, μετά σε άλλους πρότυπους οργανισμούς όπως η δροσόφιλα και τέλος, ως αποκορύφωμα, στον άνθρωπο. Τώρα πια έχουμε καταγράψει όλες τις γενετικές πληροφορίες που υπάρχουν στον άνθρωπο. Μένει βέβαια να τις καταλάβουμε».

­ Εκτός από τη μαζικοποίηση των δεδομένων τι άλλαξε στη βιολογία;

«Καθοριστική ήταν η ανάπτυξη της βιοπληροφορικής, της επιστήμης η οποία χρησιμοποιεί τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές για να αποθηκεύσει, να συγκρίνει και να συσχετίσει βιολογικά δεδομένα. Οταν άρχισε να επιταχύνεται η αλληλούχιση γονιδίων σχηματίστηκαν δύο βάσεις δεδομένων, η μία στο EMBL και η άλλη στο ΝΙΗ. Βαθμηδόν αναπτύχθηκε ολόκληρη επιστήμη για να αξιοποιήσει τα δεδομένα που τώρα υπάρχουν σε κλίμακα που δεν μπορούσαμε να διανοηθούμε πριν από 10 χρόνια».

­ Μπορείτε να μας δώσετε ένα παράδειγμα των δυνατοτήτων που παρέχει η βιοπληροφορική;

«Αν υποτεθεί ότι έχετε απομονώσει ένα ανθρώπινο γονίδιο και δεν γνωρίζετε τίποτε γι’ αυτό, μπορείτε συγκρίνοντας την αλληλουχία του με γνωστά γονίδια άλλων οργανισμών να βγάλετε συμπεράσματα για το ποια είναι η πιθανή λειτουργία του. Και αυτό είναι το απλούστερο που μπορείτε να κάνετε. Μπορείτε, όπως είπαμε, να μελετήσετε την έκφραση πολλών γονιδίων σε συγκεκριμένες συνθήκες. Π.χ., εμείς στο εργαστήριο μελετούμε την ελονοσία, η οποία, όπως πιθανόν γνωρίζετε, οφείλεται σε ένα παράσιτο, το πλασμώδιο, το οποίο «φιλοξενείται» στο κουνούπι προτού περάσει στον άνθρωπο. Ενώ πριν από 10 χρόνια το κουνούπι ήταν terra incognita, σήμερα έχουμε τη δυνατότητα να παρακολουθήσουμε την έκφραση χιλιάδων γονιδίων ταυτόχρονα στο κουνούπι καθ’ όλη τη διάρκεια ανάπτυξης του πλασμωδίου. Ετσι γνωρίζουμε τι είδους γονίδια εκφράζονται 3, 6, 12, 18 ώρες ή και ημέρες ύστερα από ένα γεύμα μολυσμένου αίματος. Ολες αυτές οι πληροφορίες αποκτώνται σε πολύ λίγο χρόνο και επιτρέπουν μια ολοκληρωμένη εικόνα της φυσιολογίας του κουνουπιού, γνώση απαραίτητη προκειμένου να σκεφθεί κανείς νέες μεθόδους για την αντιμετώπιση της ελονοσίας μέσα στο ίδιο το κουνούπι».

­ Και ποιο είναι το μέλλον της βιολογίας από εδώ και μπρος;

«Μπήκαμε στην εποχή της λειτουργικής γονιδιωματικής. Τώρα προσπαθούμε να καταλάβουμε πώς οι πληροφορίες του γονιδιώματος επιτρέπουν τη λειτουργία του οργανισμού σε επάλληλα επίπεδα. Οχι ως συνονθύλευμα μορίων αλλά με τα μόρια οργανωμένα σε συμπλέγματα (μοριακές μηχανές όπως το ριβόσωμα), σε κύτταρα, σε πολυκύτταρα συστήματα όπως ιστούς ή όργανα, σε ολοκληρωμένο σώμα. Σε όλα τα επίπεδα έχουμε συνεχείς αλλαγές (τα πάντα ρει…). Και όμως δεν επικρατεί χάος αλλά ακριβώς οργανωμένες μοριακές αλλαγές καθορίζουν τη λειτουργία του συστήματος. Η πρόκληση είναι τεράστια: να συλλέγουμε πρωτοφανή όγκο πληροφοριών γι’ αυτές τις αλλαγές στον χώρο και στον χρόνο και από την ανάλυσή τους να οδηγούμαστε στην κατανόηση της συνολικής λειτουργίας ή δυσλειτουργίας του συστήματος, αυτό που λέμε φυσιολογία. Και να κατανοήσουμε πώς θα αναστρέψουμε τις δυσλειτουργίες. Φαίνεται ουτοπία και όμως έχει αρχίσει να συμβαίνει. Στα χρόνια και τις δεκαετίες που έρχονται αυτό θα είναι βιολογία».


Η ελληνική συμμετοχή

­ Ποιες είναι οι προϋποθέσεις για να συμμετάσχουμε στην επανάσταση αυτή ως χώρα;

«Πρώτα ευελιξία. Προφανώς πρόκειται για διεπιστημονικό εγχείρημα. Οι επιστήμες συγκλίνουν, ιδιαίτερα η βιολογία με την ιατρική, αλλά και με την πληροφορική. Χρειαζόμαστε όσο ποτέ πριν βοήθεια από τη φυσική και τη χημεία. Τα όρια μεταξύ των ειδικοτήτων καταρρέουν, κανένας δεν έχει την πολυτέλεια να δουλεύει απομονωμένος. Σε αυτή τη φάση οι συντεχνιακοί φραγμοί αποκαλύπτονται ως αστείοι αναχρονισμοί. Ιδιαίτερα επισημαίνω ότι η παραδοσιακή παρεμπόδιση της συμμετοχής των βιολόγων στην ιατρική εκπαίδευση και πράξη ­ στις ιατρικές σχολές και στο ΕΣΥ ­ είναι πλέον αβάσιμη και εις βάρος του κοινωνικού συνόλου. Απαιτείται επίσης διαρκής ανανέωση στην εκπαίδευση της βιολογίας, μέση και ανώτατη.

Δεύτερον, αυτοπεποίθηση και τόλμη. Η χώρα μας έχει ανθρώπους με μεγάλες δυνατότητες και στο συνέδριο της ΠΕΒ είδαμε εστίες αριστείας σε ερευνητικά ιδρύματά μας που μπαίνουν στη νέα εποχή. Ας συνεργαστούν ουσιαστικά, σε κοινά ερευνητικά προγράμματα, που δεν είναι μόνο τρόπος για χρηματοδότηση.

Τρίτον, διεθνοποίηση. Τόσο για μετεκπαίδευση όσο και για ουσιαστική ερευνητική συνεργασία, η αξιοποίηση των δυνατοτήτων στον διεθνή χώρο είναι αδήριτη ανάγκη. Συμμετέχουμε σε διεθνείς οργανισμούς, όπως το EMBL και το ΕΜΒΟ (European Molecular Biology Organization). Οι καθηγητές και οι ερευνητές ας θυμηθούν ότι πρόκειται για προέκταση του εθνικού χώρου. Οι φοιτητές ας συναγωνιστούν να αξιοποιήσουν τις δυνατότητες για μεταπτυχιακά και μετεκπαίδευση που τέτοιοι οργανισμοί προσφέρουν. Κοιτάξτε στο Διαδίκτυο.

Τέλος, εθνική επένδυση. Είναι μεγάλο θέμα που δυστυχώς χρονίζει. Η συμμετοχή μας στη Νέα Βιολογία απαιτεί σοβαρή επένδυση και υποδομή, με τοπικές και εθνικού επιπέδου μονάδες που δίνουν πρόσβαση στις νέες τεχνολογίες και όργανα. Σοβαρή επένδυση στη διεξαγωγή της έρευνας καθαυτής, λειτουργικά έξοδα και εκπαιδευμένοι άνθρωποι, με αυστηρά αξιοκρατικά κριτήρια. Το χάσμα που μας χωρίζει από τις άλλες ευρωπαϊκές χώρες μεγαλώνει».