VLATKA ZOLDOŠ Epigenetičarka na čelu inovativnog projekta CRISPR/Cas9 – CasMouse vrijednog šest milijuna kuna

Antonija Dujmović

Naša vrsna i svjetski priznata epigenetičarka, prof. dr. sc. Vlatka Zoldoš, redovita profesorica na Prirodoslovno-matematičkom fakultetu u Zagrebu gdje predaje kolegije Genetika, Epigenetika i Molekularna citogenetika, vodi novi znanstveni projekt vrijedan šest milijuna kuna. Prof. Zoldoš ukratko nam je opisala ovaj inovativativni projekt vezan uz ulogu glikozilacije imunoglobulina G u upalnim procesima upotrebom najnovijih molekularnih alata koji se osnivaju na tehnologiji CRISPR/dCas9 i ujedno nam približila značaj epigenetike u današnjem vremenu.

Također nam je povjerila svoja zapažanja i razmišljanja o odlasku mladih znanstvenika/ca iz zemlje, o ženama u znanosti ali i otkrila osobni put odabira i razvoja znanstvene karijere te kako pomiruje svoje privatne i poslovne obveze.

Epigenetiku smatrate svojom velikom ljubavi, još 2000. godine uveli ste istoimeni kolegij na diplomski studij Molekularne biologije. Kako danas gledate na taj pothvat i što se sve u međuvremenu događalo?

Danas se iznimno ponosim time što ga studenti jako vole, prepoznaju njegovu važnost i upisuju ga svake akademske godine u velikom broju. Također, mogu reći da sam pravu, ili kako ju ja nazivam „hard core“ epigenetiku, u Hrvatsku uvela i kao područje istraživanja. Godine 2012. postala sam dio velikog konzorcija jednog FP7 projekta i u tom sam trenutku osnovala grupu za epigenetiku i Laboratorij za epigenetiku koji sam prije dvije godine preselila u prostor Biocentra unutar Sveučilišnog kampusa Borongaj. U prostoru od 150 m2 smještena je moja znanstveno-istraživačka grupa, koja momentalno broji 10 istraživača, te brojna vrijedna oprema za molekularno biološka i epigenetička istraživanja, a koju sam nabavila kroz 8 velikih projekata iz programa FP7, Obzor2020, te strukturnih fondova. Moja znanstveno-istraživačka grupa dio je Znanstvenog centra izvrsnosti za personaliziranu brigu o zdravlju i Centra kompetencije (CEKOM) u molekularnoj dijagnostici.

Nedavno ste u partnerstvu s Medicinskim fakultetom u Zagrebu dobili 6 milijuna kuna vrijedan projekt od Ministarstva znanosti. O kakvom projektu je riječ?

Ovaj projekt naziva „Genomsko inženjerstvo i genska regulacija u staničnim linijama i modelnim organizmima tehnologijom CRISPR/Cas9“ (CRISPR/Cas9-CasMouse) financiran je iz strukturnih fondova EU, te je poziv bio u programu Ulaganje u znanost i inovacije, a provodi ga Ministarstvo znanosti i SAFU. Iako je konkurencija bila vrlo velika nisam previše iznenađena što je projekt bio rangiran vrlo visoko i što smo dobili financije za njegovu provedbu. Dobivanje ovog projekta je logičan nastavak mojeg ulaganja u znanstvena istraživanja proteklih deset godina ali i izvrsna konstelacija dvoje uspješnih znanstvenika – mene kao voditeljice projekta i prof. dr. sc. Srećka Gajovića kao partnera na Medicinskom fakultetu u Zagrebu. Naši dosadašnji uspjesi u znanstveno-istraživačkom radu doveli su nas do ovdje gdje jesmo – zajedno ćemo istraživati uzbudljiva biološka i biomedicinska pitanja, uz upotrebu molekularnih alata CRISPR/dCas9 koje smo proteklih 6 godina razvijali u mojoj grupi za epigenetiku.

Kakva će se znanstvena istraživanja provoditi u ovom projektu?

U ovom projektu će biti puno inovacija jer sama upotreba molekularnih alata CRISPR/dCas9 (u svrhu aktivacije i utišavanja gena i uvođenja epigenetičkih promjena) u istraživanju mozga i neurodegenerativnih procesa je inovativna. Grupa prof. dr. sc. Srećka Gajovića istraživat će molekularne događaje unutar mozga miševa nakon induciranog moždanog udara. Saznanja koja očekujemo dobiti mogla bi rasvijetliti nepoznanice oko oporavka mozga, te otkriti molekularne mehanizme koji dovode do obnove funkcije mozga. Istraživanja koja ćemo provoditi su fundamentalnog karaktera što znači da je i u slučaju velikih otkrića na toj razini ipak dosta dugačak put do primjene u liječenju. No, u konačnici, otkrića koja se nadamo dobiti kao rezultat ovih istraživanja mogu dovesti do genske ili epigenetičke terapije.

Osim toga, veliki dio projekta kojim će se baviti moja grupa za epigenetiku odnosi se na epigenetički inženjering glikozilacije imunoglobulina G, jedne od najvažnijih molekula našeg imunog sustava, a koji je uključen u sve upalne bolesti. Mi se već godinama, kroz dva velika projekta iz programa FP7 i Horizon2020, bavimo istraživanjem molekularnih mehanizama koji su osnova upalnih bolesti, te ovaj novi projekt CRISPR/Cas9 – CasMouse ima veliku sinergiju s našim već postojećim projektima.

Koliko će istraživača/ica sudjelovati na projektu i koliko će on trajati?

Na samom projektu CRISPR/Cas9-CasMouse predviđeno je zapošljavanje dvoje doktoranada na PMFu (u Laboratoriju za epigenetiku Zavoda za molekularnu biologiju Biološkog odsjeka PMF-a), te dvoje doktoranada u istraživačkoj grupi prof. dr. sc. S. Gajovića na Medicinskom fakultetu. Međutim, sveukupno je predviđeno da će na projektu raditi 5 istraživača iz moje grupe za epigenetiku i troje istraživača iz znanstveno-istraživačke grupe prof. S. Gajovića koja radi na Hrvatskom institutu za istraživanje mozga. Projekt će trajati tri godine kroz koje mislimo dovesti to titule doktora znanosti četvero doktoranada.

Puno se govori o odlasku mladih obrazovanih ljudi u inozemstvo, imate li problema s ekipiranjem znanstvenika/ca na projektima i istraživanjima?

U ovom momentu se suočavamo s najvećim odljevom mozgova koji pamtim od godina kada sam ja diplomirala. U to vrijeme se radilo o poslijeratnim godinama kada su plaće bile vrlo, vrlo male te nije bilo previše prilika za raditi dobru znanost u Hrvatskoj. Većina mojih kolega sa studija je otišlo u inozemstvo, najviše u Ameriku, Kanadu ali i Europu. Danas svjedočimo drugom velikom valu odljeva mozgova. Najbolji studenti odlaze u inozemstvo već na diplomske studije, većinom u zemlje EU kroz programe poput ERASMUS-a. Logičan slijed je da traže stipendije za doktorske pozicije u zemljama EU koje izdvajaju puno više za znanost.

Ipak, moja znanstveno-istraživačka grupa jedna je od najboljih u Hrvatskoj koja nudi odlične uvjete za baviti se znanošću pa stoga ipak uspijevam odabrati i zadržati najbolje studente u uzorku koji se nudi. Tijekom ovog natječaja sam opet imala sreću i odabrala sam dvoje izvrsnih doktoranada, koji su zapravo moji bivši studenti. Imam sreću da sam na „izvoru“ jer predajem kolegij Epigenetika na drugoj godini diplomskog studija Molekularne biologije te studente uspijem dobro upoznati i procijeniti, neki od njih čak naprave svoje diplomske radove u mom laboratoriju pa onda i ostanu raditi doktorat kod mene. Grupa mi je sastavljena od zaista izvrsnih mladih istraživača, za gotovo sve bih se usudila reći da su takozvani „outlieri“ što ponekad zna dovesti do kompliciranih situacija, no definitivno je zanimljivo, i definitivno s takvim talentiranim, pametnim i ambicioznim mladim ljudima možete pomicati granice, što se meni i dogodilo.

Vaša grupa za epigenetiku u rujnu 2019. je objavila znanstveni rad u renomiranom časopisu Nucleic Acids Reserch koji se nadovezuje na znanstveni rad objavljen 2016. u istom časopisu (taj rad je neko vrijeme bio jedan od najcitiranijih znanstvenih radova u svijetu). Što donosi njegov nastavak?

Upravo objava znanstvenog rada u časopisu Nucleic Acids Research 2016. godine predstavlja uspjeh o kojem nisam mogla sanjati, i predstavlja iskorak u mom dosadašnjem radu. Naime, moja je grupa za epigenetiku prva u svijetu uspjela povezati protein odnosno enzim imena DNMT3A, koji dodaje metilnu skupinu (epigenetička oznaka) na molekulu DNA, na jedan drugi protein koji se zove dCas9. Ovakva fuzija dva proteina predstavlja molekularni alat koji navođen jednom malom molekulom RNA može učiniti čuda – može stavljati epigenetičku oznaku bilo gdje u genomu gdje mi to želimo. To u biologiji ima veliki značaj jer na taj način možemo istraživati kako je reguliran rad gena, možemo paliti i gasiti gene, te možemo čak i ispraviti pogrešno ponašanje gena.

Ovaj molekularni alat je epigenetička zajednica dugo čekala, desetak grupa je radilo istovremeno na tome da poveže dva proteina i učini da ta fuzija radi ono što želimo – metilira molekulu DNA – ali moja grupa je uspjela prva smisliti jedan mali detalj koji je omogućio da alat bude funkcionalan. To smo objavili u veljači 2016. u NARU, te smo molekularne alate stavili u jedan neprofitabilni repozitorij kako bi ga svi zainteresirani istraživači u svijetu mogli koristiti za svoja istraživanja. Do danas je oko 3000 naših alata otišlo u laboratorije diljem svijeta i zbog toga smo vrlo ponosni, te je zbog toga ovaj rad tako visoko citiran.

Međutim, mi smo nastavili razvijati naše molekularne alate tako da vežemo za protein dCas9 i neke druge enzime koji dodaju epigenetičke oznake, te smo smislili način da preslagujemo naše alate poput lego kockica već prema potrebi. Takav modularni sustav smo upotrijebili za manipulaciju nekih kandidat gena u jezgrama stanica u kulturi te smo pokazali da možemo promijeniti fenotip stanice. To smo objavili nakon samo 3 godine, ponovo u časopisu NAR (2019.) što je vrlo teško napraviti iz zemlje kao što je Hrvatska, koja ne ulaže velika sredstva za znanost. Mi smo to uspjeli napraviti zahvaljujući mojem briljantnom timu, i velikim sredstvima koje smo većinom dobili od EU.

U čemu je značaj ovih radova kada bismo govorili o konkretnoj primjeni?

Molekularni alati CRISPR/dCas9 koriste se za epigenetičke preinake i za regulaciju ekspresije gena. Oni bi mogli imati široku primjenu jednoga dana za liječenje bolesti koje imaju epigenetičku podlogu. Naime, tijekom života faktori iz našeg okoliša poput pušenja, stresa, loše prehrane, nekih kemikalija koje unosimo u organizam mogu promijeniti ponašanje naših gena u smislu da su oni „ugašeni“, a trebali bi biti „upaljeni“ u nekom tkivu/organu ili obrnuto. Dok su mutacije nasljedne i ireverzibilne te rezultiraju time da je neki gen trajno ugašen, epigenetički promijenjeni geni se mogu „izliječiti“ – ako su ugašeni mogu se maknuti s njih neke oznake koje znače ugašeno stanje, te ih se na taj način može reaktivirati.

Pomoću naših alata upravo možemo maknuti ili staviti neku epigenetičku oznaku te na taj način upravljati radom gena. Iako se ovi alati još uvijek ne koriste u liječenju ljudi zbog nekih još uvijek neriješenih problema (nespecifično djelovanje u genomu i nemogućnost ciljanog unošenja molekularnog alata u određeni organ odrasle jedinke) ipak postoje malobrojni ali značajni radovi koji pokazuju kako je moguće reaktivirati određeni gen i bolesni fenotip vratiti u normalni.

Jedna ste od pionirki epigenetike u Hrvatskoj. Zašto je ova znanstvena disciplina tako važna u današnje vrijeme?

Epigenetika je isprva bila poznata razvojnim biolozima koji su shvatili da različite stanice poput neurona, epitelnih stanica kože, jetrenih stanica imaju identični genom odnosno sadrže sve gene, no samo neki geni „rade“ dok su drugi geni utišani u različitim stanicama. Danas znamo da su za to zaslužne epigenetičke oznake koje određuju koji će geni „raditi“ u određenom tipu stanice, a koji neće. Jasno je bilo da je iznimno važno da u embrionalnom razvoju sve dobro prođe pa će dijete koje se rodi biti zdravo i normalno.

Međutim, tek 90-ih godina prošlog stoljeća otkriveno je da su epigenetički mehanizmi medijator između okoliša i gena u odrasloj dobi jedinke te se razvija takozvana okolišna epigenetika (od engl. environmental epigenetics). Danas je neupitno da način na koji živimo jako utječe na naše gene, određuje hoće li oni ostati „zdravi“, a time hoćemo li mi ostati zdravi ili ćemo se razboljeti. Sekvenciranje genoma čovjeka otkrilo je da je svega 5% bolesti uzrokovano pogreškama u genima, mutacijama, dok se većina ljudi rodi sa zdravim genima i predodređeni su za dug i zdrav život.

Međutim, većina ljudi već iza 40-e godine oboli od neke multifaktorijalne bolesti poput dijabetesa, kardiovaskularnih bolesti, upalnih ili autoimunih bolesti. Većina tih bolesti ima malu i još nedovoljno istraženu gensku predispoziciju, no puno je značajnija epigenetička komponenta. Geni su zapravo kao kompjuterski program, a informaciju u program unosimo mi, operateri, te će upravo ta informacija (način života) koju odaberemo odrediti ishod djelovanja kompjuterskog programa. Stoga je danas epigenetika uključena u gotovo sva područja biologije i biomedicine.

Na PMF-u predajete studentima dodiplomskih i diplomskih studija Biologije, Molekularne biologije i Znanosti o okolišu, te doktorskog studija Biologije. Kako gledate na omjer studenata i studentica zainteresiranih za prirodne znanosti?

Omjer studenata i studentica na studiju Biologije varira od generacije do generacije, no istina je da gotovo uvijek više ima studentica. Iskreno, ne znam zašto je to tako. Ako gledate neku svjetsku znanstvenu zajednicu (recimo prema sudionicima na znanstvenim kongresima) uvijek je tu nekako 50% žena i 50% muškaraca.

Je li postojao neki odlučujući trenutak u Vašem djetinjstvu ili mladosti koji Vas je usmjerio na znanstveno područje?

Ne, nije. Uvijek kažem da sam jednako tako uspješnu karijeru mogla napraviti da sam odabrala medicinu, arhitekturu, dizajn, ili povijesti umjetnosti – sve navedeno me je jako zanimalo tijekom srednje škole. Pohađala sam klasičnu gimnaziju prve dvije godine, a zatim sam odabrala čisto jezično usmjerenje i zaista me zanimalo puno toga. Nisam od onih sretnika koji su znali oduvijek čime se žele baviti. Vagala sam koji fakultet da upišem do zadnjeg trenutka. Sjećam se da sam sjedila satima u Botaničkom vrtu i razmišljala, preispitivala se i pojma nisam imala što da odaberem. Na drugoj godini htjela sam odustati od studija Biologije jer nije ispunio moja očekivanja, no mama i tadašnji dečko su me odgovorili od toga. Zatim mi se odmah nakon što sam diplomirala otvorila mogućnost da ostanem raditi kao asistentica na Zavodu za molekularnu biologiju Biološkog odsjeka PMFa. Pošto nisam imala nikakvu drugu ponudu ili ideju što želim prihvatila sam to čisto da ne budem bez posla, no gotovo tri godine sam koketirala s otkazom i promjenom posla.

Sebe sam pronašla profesionalno tek kada sam otišla raditi doktorat na Sveučilište Južni Pariz u Parizu. No, kao ključni trenutak mojeg potpunog profesionalnog zadovoljstva navela bih 2007. kada sam dobiti svoj prvi projekt financiran od strane Ministarstva znanosti i sporta, te svoja prva dva znanstvena novaka, i 2004. kada sam počela predavati kao docentica kolegij Molekularna citogenetika. To je bio moj prvi kolegij koji sam „naslijedila“ od svoje šefice, no posve sam ga iznova koncipirala, zapravo sam ostavila samo staro ime. Tek tada sam shvatila koliko volim to što radim jer sam mogla ostvariti svu svoju kreativnost i u nastavi i u znanstvenom istraživanju postavši samostalna.

Smatrate li da su stereotipi koji utječu na odabir zanimanja danas jednako zastupljeni kao i nekada, ili se ipak primijete pomaci?

Moram priznati da ne razmišljam o tome. No, pada mi na pamet da danas kada ulazim u avion vrlo često u pilotskoj kabini vidim kapetanicu, dok prije 20 godina to nisam gotovo nikada primijetila (uvijek gledam tko je u kokpitu). A da ne govorimo da su najveći chefovi i najbolji frizeri muškarci. Znači, definitivno bi se moglo reći da se mijenjaju stereotipovi koji utječu na odabir zanimanja. Što se tiče znanosti i akademije, pada mi napamet da mi je moja pariška mentorica rekla da je 70-ih godina prošlog stoljeća ona bila jedna od prvih žena koje su postale directrice de recherche (direktorica istraživanja ) u CNRSu (Centre National de la Recherche Scientifique), dok su titulu do tada mogli dobiti samo muškarci. Danas se to jako promijenilo i zastupljenost žena i muškaraca u toj najprestižnijoj francuskoj državnoj znanstvenoj organizaciji je podjednaka.

S druge strane zemlje poput bivše Jugoslavije uvijek su imale jednako zastupljene i žene i muškarce na Sveučilištima. Slično je i s ostalim socijalističkim, odnosno bivšim socijalističkim zemljama. Paradoksalno, jako razvijene zemlje poput Danske, Njemačke, Švedske, Nizozemske i danas imaju puno više muškaraca na važnim pozicijama. Ako i muž i žena u obitelji rade plaćaju se veliki porezi pa zbog toga, a povezano s ulogom žene kao majke, u tim visoko razvijenim zemljama žene se često odluče odreći karijere i ostati kod kuće.

Općenito govoreći, je li ženama znanstvenicama teže napredovati u karijeri u odnosu na muške kolege i zašto je eventualno tomu tako?

Mislim da i žene i muškarci mogu biti jednako uspješni u znanosti. No mnoge žene zbog majčinske uloge nisu spremne toliko ulagati u znanstvenu karijeru koja je jako kompetitivna i zahtjevna ako želiš biti prepoznat. To je zato što ne postoji hrvatska, francuska, njemačka ili američka znanost – znanost je svjetska, znanstvena zajednica je jedna. Mi znanstvenici čitamo vrhunske radove koji su nešto važno otkrili i znamo imena znanstvenika koji su autori tih radova i onda kada ih vidimo i upoznamo na nekim skupovima u svijetu gledamo ih kao da ih poznajemo cijeli život, ili pak kao da su slavni glumci.

Znanstveni rad nije posao koji završava u 16, 17 ili 18 sati odlaskom kući, koji ne postoji vikendom i tijekom godišnjeg odmora. Znanstvenici žive taj svoj posao, znanost i znanstvena znatiželja su u nama neprestano. Meni bi primjerice, najbolje ideje i rješenja pali na pamet po noći, probudila bih se usred noći iz sna s rješenjem. Znači, znanost je sa mnom i dok spavam. Zato je možda nekim ženama teže nego muškarcima napredovati u karijeri jer im je teško uskladiti zahtjeve obitelji, majčinstva i znanstvene karijere. Osim toga, znanstvenici jako često putuju, usavršavaju se u inozemstvu i takav način posla interferira s ulogom majke.

Ja sam vrlo kasno rodila (prvo dijete s 36, a drugo s 40) tako da sam do rođenja svojih sinova odradila i svoje usavršavanje u inozemstvu, na Sveučilištu u Parizu, u trajanju od 5 godina, tamo stekla doktorat, zatim prošla izbor u docenturu, i tek onda sam zasnovala obitelj. No, majčinstvo mi je došlo u trenutku kada sam promijenila polje znanstvenog djelovanja, ušla u nešto potpuno novo, kada sam se zaljubila u epigenetiku, te kada sam postala najproduktivnija. To je dokaz da se u životu mogu simultano događati najzahtjevnije ali i najbolje stvari. Ipak, ja mogu zahvaliti tome što sam mogla sve uskladiti, i posao i majčinstvo, i svojim roditeljima koji su mi neobično puno pomagali oko moja dva sina, te mojem suprugu, koji je također znanstvenik, na bezgraničnoj podršci.

S obzirom na vašu bogatu znanstvenu karijeru, moglo bi se pretpostaviti da ste uspješno uskladili poslovni i privatni život. Koji je Vaš savjet u tom pogledu?

Imam sreću i dar da se mogu fokusirati bilo gdje, usprkos buci i metežu. Radim po aerodromima, kod pedikera s laptopom na koljenima, u autu dok čekam dijete koje ima sat francuskog jezika ili trening, u raznim čekaonicama, na različitim sjednicama i skupovima (s pola uha mogu čuti što se događa), na bilo kojem mjestu gdje mogu otvoriti laptop ja radim. I nevjerojatno sam efikasna u tim većim ili manjim „vremenskim prozorima“. Već godinama koristim najlaganiji Mac airbook laptop koji u njegovoj torbici nosim uvijek i svuda sa sobom. Osim toga, dobra organizacija vremena, razlikovanje prioriteta i planiranje unaprijed su ključ do uspjeha.

Na početku dok sam gradila svoju grupu i dobila prvi veliki projekt bojala sam se kako ću ja to sve uskladiti. U to sam vrijeme obnašala i dužnost Predstojnice Zavoda za molekularnu biologiju, no ispostavilo se da sam se ja u svemu tome odlično snašla što je mene samu najviše iznenadilo. Tada sam shvatila da je sve u životu čega sam se najviše bojala bilo neopravdano. Stoga bi moj savjet drugima bio maknuti strah i brigu, te svemu pristupiti sa stavom „tralalala, sve ja to mogu, a i ako nešto ne stignem napraviti, što je najgore što mi se može dogoditi?“ Uz sav moj posao ja stignem imati svoje vrijeme s mužem i djecom, putovati, izaći tu i tamo s prijateljicama, na koncert, redovito odlaziti na treninge dva puta tjedno, hodati na Sljeme nekoliko puta tjedno s psom, pročitati knjigu, prelistati Vogue. Osim toga, održavam kontakte s prijateljima, do čega mi je iznimno stalo, i poznata sam kao organizatorica druženja uz večere s više sljedova, ili pak vrtnih druženja s roštiljem.

Što Vas u radu najviše veseli i motivira?

Najviše me veseli i motivira vidjeti svoje suradnike u timu zadovoljne. Volim osjećaj da nešto stvaram, osjećaj da pomičem granice. Volim osjećaj borbe, kompeticije i teškog rada i nakon toga „pobjede“, nema većeg adrenalina od toga. Ima malo mazohizma u meni – volim se pomučiti s mislima o nagradi. Volim i vidjeti da nakon mukotrpne borbe s nekim učmalim stavovima, krutim ljudima koji su mi možda u nekom trenutku bili nadređeni, dobivam priznanje, poštovanje i divljenje. To je nešto što većina ljudi neće priznati da im je važno, no sigurna sam da nitko nije imun na prihvaćanje svoje okoline. Mi smo svi ipak društvena bića.