Morfoloģija kā ikdienas zinātniskā un akadēmiska darba pamats

RSU profesore Māra Pilmane

Atnākot uz Rīgas Medicīnas institūtu (tagadējo Rīgas Stradiņa universitāti, RSU) mans mērķis bija kļūt par ārsti. Šo tēzi sev atgādinu šad un tad, kad liktenis mani jau labu laiku kā atvedis uz RSU Anatomijas un antropoloģijas institūtu, kuru vadu un kur strādāju katedras vadītāja un profesora amatā. Zinātnisko darbu sāku strādāt II kursā, bet 1993. un 1997. gadā pulmonoloģijas jomā aizstāvēju zinātņu doktora un habilitētā doktora disertācijas, kurās ar morfoloģijas metodi pētīju plaušu audu pārmaiņas ieilgušu un hronisku elpceļu saslimšanu gadījumos. Tanī pat 1997. gadā kļuvu par LZA korespondētājlocekli, tādēļ patiesībā viss tālākrakstītais attiecināms uz laikaposmu pēc tam... Tātad, kopš tā laika vadīti 6 vietējie (LZP un IZM, VPP) projekti, esmu strādājusi kā vadošais pētnieks 14 citu vietējo projektu sadaļās; līdzdarbojusies 19 citu LZP un IZM projektos. Vadīti arī 2 starptautiskie projekti un 3 tādu sadaļas. Izpētes jomas aptvērušas nopietnu sadarbību ar valsts lielākajām klīnikām un zinātniskajiem centriem, un bijušas veltītas dažādu audu faktoru izpētei iedzimtu anomāliju (sejas šķeltņu, barības vada atrēziju, ankiložu u.c.) gadījumiem, neirozinātnes un biomateriālu jomai, veterinārās medicīnas aktuāliem jautājumiem un tādiem dermatoloģijā un zobārstniecībā, kā arī eksperimentāliem pētījumiem un antropoloģijai. Zinātniskā sadarbība veiksmīgi realizēta projektos, kas bijuši kopīgi ar Tartu universitāti, Kauņas Medicīnas akadēmiju, Dikles un Upsalas universitātēm.

Tieši zinātniskā audu izpēte izrādījusies pamatā morfoloģiskajiem audu izpētes diagnostiskajiem algoritmiem, kas pielietoti, strādājot neauglības ārstēšanas jomā kā Eiropas AVA clinic Latvijas filiāles konsultantei un ilgstoši kā BOVAS Bērnu klīniskās universitātes slimnīcas Patoloģijas biroja histoloģijas konsultantei.

Interesantākie projekti (un atklājumi), kas devuši konkrētu labumu augstākminētajā ikdienas praksē, saistījušies ar pulmonoloģijas, infertilitātes, iedzimtu anomāliju un daļēji biomateriālu jomu.

Kopējais publikāciju skaits minams 753, no kurām monogrāfijas ir 5 (2 grāmatām esmu autore, bet 3 – tāda esmu grāmatu daļām). Publicēti 202 raksti pēc LZP atzīto recenzējamo zinātnisko izdevumu saraksta, no kuriem 33 raksti ir Medline Pub Med datu bāzē, bet kopā 46 minēti Scopus datu bāzē; ir raksti arī veterinārās medicīnas datu bāzēs, Biomed un IVIS datu bāzēs. 161 raksti ir starptautiskie un/vai universitāšu rakstu krājumos.

Man pašsaprotami vienmēr licies, ka galvenās zinātniskās tēzes vienmēr ir jāaizvada līdz cilvēkiem, vienalga, vai tie būtu ārsti vai citu specialitāšu pārstāvji. Tādēļ publicēti 29 raksti Latvijas ārstu populārzinātniskos žurnālos; bijušas diskusijas par zinātniskām tēmām “cilvēkam saprotamā valodā” TV raidījumos “Šeit un tagad”, radio raidījumos (visbiežāk “Ko nezinām par zināmo?”), rediģēti Ilustrētās Zinātnes u.c. žurnālu raksti, sniegtas intervijas presei...

Mīlu doktorantus un ābeles, un manā dārzā 22 ir iestādītas pēdējo 12 gadu laikā, kas atbilst to doktorantu skaitam, kurus šajā laika periodā esmu aizvadījusi līdz doktora zinātniskajam grādam. Vislielākais prieks, ka no šiem cilvēkiem 1 jau kļuvis par profesoru, 1 – par asociēto profesoru, 11 ir docenti, 4 pētnieki, bet 3 ir centru/klīniku/slimnīcu vadītāji. Tas nozīmē, ka darbs zinātnē arī pēc grāda iegūšanas šiem cilvēkiem turpinās.

Lielu, klusu prieku rada jaunu izaicinājumu pārvarēšana, kas man saistījusies ar zinātnisko konferenču organizēšanu. Īpaši citu starpā atzīmējama Eiropas Neiropeptīdu kluba zinātniskās konferences organizēšana 2005. gadā, tāpat man, Rīgai un RSU ir loma Baltijas Morfologu zinātnisko konferenču rīkošanas atjaunošanā un organizēšanā katru otro gadu, un brīvības laikā tādas jau bijušas 8 konferences. Regulāri morfologu sēdes noris pasaules Latviešu Ārstu kongresos, un pati jau daudzus gadus vadu Klīniski Integrētās Morfoloģijas Asociāciju un tās sēdes, kas ir nenovērtējama “kalve” jauno doktorantu darba rezultātu interpretācijā un analīzē. Īpaši atzīmējama arī regulārā RSU studentu morfoloģisko zinātņu konferenču rīkošana, kas nozīmīga jauno kadru audzēšanā, un tādas pēc skaita jau notikušas 20!

Par zinātniskā darba aktivitātēm un padarīto saņemtas arī 15 dažādas balvas un goda raksti.

Akadēmiskajā laukā morfoloģijas jomā minētās grāmatas rakstītas kopā ne tikai ar Latvijas, bet arī ar ārvalstu speciālistiem, bet daudzskaitlīgās mācību programmas, kuras izveidotas un tiek vadītas, aptver medicīnas un RTU studentus, rezidentus un doktorantus morfoloģijas jomā.

Lepojos ar izveidoto RSU Anatomijas un antropoloģijas institūta morfoloģijas laboratoriju un anatomisko un embrioloģisko preparātu ekspozīciju. Pirmajā zinātniskos darbus izstrādājuši ne tikai studenti, rezidenti, bakalauri un maģistri (kopā manā vadībā 46, bieži ieņemot godalgotas vietas dažādos konkursos), bet arī tikušas izstrādātas 3 ārvalstu doktora disertācijas (1 disertante no Zviedrijas, 2 – no Lietuvas). Savukārt, izveidotā institūta Muzeja ekspozīcija, kuras pamatā ir nelaiķa prof. P.Stradiņa, prof. A.Ameļina, dažādu slimnīcu savāktie interesantākie eksponāti un jaunizveidotā embriju eksponātu kolekcija, ir nerimstošs vidusskolēnu un citu interesentu intereses objekts, kur vienmēr kopā ar kolēģiem jaunajiem skaidrojam nāves un dzīvības likumsakarības. Apmeklētāju skaits mūsu muzejā sasniedz pat 1000 cilvēkus gadā.

Strukturālā bioloģija un tās pielietojumi jaunu vakcīnu un zāļu izstrādē

LZA korespondētājloceklis Kaspars Tārs

Strukturālā bioloģija ir molekulārās bioloģijas un bioķīmijas novirziens, kurš pēta bioloģisko makromolekulu – parasti proteīnu, dažkārt arī nukleinskābju – trīsdimensionālās struktūras. Bioloģisko makromolekulu funkcionalitāte ir kritiski atkarīga no pareizi izveidotas telpiskās struktūras, tādejādi ar struktūrbioloģijas palīdzību var iegūt informāciju par bioķīmisko procesu norises molekulārajiem mehānismiem. Iegūtās zināšanas ir iespējams pielietot izpētīto molekulu funkcionalitātes izmainīšanā, tajā skaitā jaunu vakcīnu un zāļu radīšanā.

Šobrīd trīs galvenās metodes, ar kurām var izpētīt molekulu struktūru, ir kristalogrāfija jeb rentgenstruktūranalīze, kodolmagnētiskā rezonanse un krio elektronu mikroskopija (Cryo–EM). Katrai metodei ir savas priekšrocības un trūkumi, bet aptuveni 90% no 112 000 zināmo makromolekulu struktūrām ir izpētītas ar rentgenstruktūranalīzes palīdzību.

Kaspara Tāra vadītajā Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centra (LBMC) strukturālās bioloģijas grupā ar rentgenstruktūranalīzes palīdzību tiek pētīti vienpavediena RNS fāgi un to vīrusveidīgās daļiņas, kā arī farmakoloģiski nozīmīgi enzīmi.

Vienpavediena RNS fāgi ir vieni no visvienkāršākajiem zināmajiem vīrusiem, kuri tiek izmantoti kā vienkārši modeļi dažādu problēmu risināšani molekulārajā bioloģijā un pēdējā laikā – arī jaunu vakcīnu radīšanā. LBMC strukturālās bioloģijas grupa ir devusi nozīmīgu ieguldījumu RNS fāgu izpētē, kopumā publicējot 21 rakstu sarptautiskos, recenzētos izdevumos. Nesen noskaidrotas molekulārās mijiedarbības, ar kuru palīdzību fāgs Qbeta specifiski atpazīst savu genomu. Tikko noskaidrotā bakteriofāga AP205 struktūra ir radījusi teorētisko pamatu AP205 vīrusveidīgo daļiņu izmantošanai jaunu vakcīnu prototipu konstruēšanai, tajā skaitā nesen uzsāktā FP7 projekta “Flutcore” ietvaros, kura mērķis ir radīt universālas pretgripas vakcīnas prototipu.

LBMC strukturālās bioloģijas grupa sadarbībā ar Organiskās sintēzes institūta pētniekiem veic arī farmakoloģiski nozīmīgu enzīmu strukturālos pētījumus. Tā piemēram, ogļskābes anhidrāze IX (CAIX) tiek pārproducēta dažādos audzējos, bet tikpat kā nav sastopama organisma normālajās šūnās. CAIX ir definēts kā pretvēža terapijas mērķis, tādejādi ir liela interese par CAIX specifiskiem inhibitoriem. CAIX specifisko inhibitoru izstrādi lielā mērā līdz šim kavēja grūtības enzīma producēšanā un kristalizēšanā. LBMC strukturālās bioloģijas grupa ir tikko izstrādājusi efektīvu CAIX producēšanas un kristalizēšanas sistēmu, kas veicinās CAIX specifisku inhibitoru izstrādi Latvijā un citur pasaulē.

Strukturālās bioloģijas grupas nākotnes plānos ietilpst padziļināta RNS fāgu strukturālā izpēte, kā arī fāgu vīrusveidīgo daļiņu pielietojums jaunu vakcīnu kandidātu izstrādē. LBMC ir nepieciešams izveidot BSLII un BSLIII biodrošības līmeņu laboratorijas vakcīnu pārbaudei dzīvnieku modeļos.

Ilgtermiņā LBMC grupai būtu nepieciešams ieviest Cryo–EM ka galveno makromolekulu struktūru noteikšanas metodi. Pēdējā laikā ar Cryo–EM pasaules vadošajās laboratorijā ir izdevies iegūt tikpat augstas izšķirtspējas struktūras, kā ar rentgenstruktūranalīzes palīdzību. Ņemot vērā apstākli, ka Cryo–EM nav nepieciešami kristāli, struktūru var noteikt praktiki jebkurai makromlekulai. Tādejādi tuvākās desmitgades laikā Cryo–EM var kļūt par galveno strukturālās bioloģijas metodi.

Visbeidzot, LBMC pētnieki turpinās darbu arī farmakoloģiski nozīmīgu enzīmu strukturālajā izpētē, bet efektīvākai darbībai būtu nepiecišams izveidot rentgenstruktūranalīzes servisa grupu un nodalīt to no pārējām zinātniskajām aktivitātēm.

“Netradicionālas” iespējas rauga izmantošanai biotehnoloģijā

LZA korespondētājloceklis Aleksandrs Rapoports

Aleksandrs Rapoports dzimis 1946. gadā Rīgā, 1969. gadā pabeidzis Latvijas Universitātes Bioloģijas fakultāti un iestājies aspirantūrā LZA A.Kirhenšteina Mikrobioloģijas institūtā, no kura tika nosūtīts izstrādāt disertācijas darbu uz PSRS ZA Molekulāras bioloģijas institūtu un Mikrobioloģijas institūtu Maskavā. Bioloģijas zinātņu kandidāta grādu saņēmis aizstāvot disertāciju LZA Padomē Rīgā 1974. gadā, bet 1988.gadā PSRS ZA Mikrobioloģijas institūtā aizstāvējis bioloģijas zinātņu doktora disertāciju. 1992. gadā LZP piešķīra A.Rapoportam habilitētā bioloģijas doktora grādu. 1993. gadā viņš tika ievēlēts par LZA korespondētājlocekli.

A.Rapoporta zinātniskā grupa strādā mikroorganismu citoloģijas, fizioloģijas, bioķīmijas un biotehnoloģijas virzienā, kā galveno modeļorganismu izmantojot raugu. Viena no A.Rapoporta laboratorijas pamattēmām ir saistīta ar anabiozes pētījumiem. Anabioze – tā ir “apstādināta” dzīvība, kad dzīviem organismiem metabolisms ir atgrieziniski apturēts, un šādā stāvoklī tie var atrasties neierobežoti ilgu laiku un pēc kura tiem atkal var atjaunoties aktīvie dzīvības procesi. Anabioze – tā ir dzīvās dabas parādība, kuras izzināšana zinātnieku – dabaspētnieku prātus vilina jau vairāk par trim gadsimtiem un kura arī vēl šodien slēpj sevī ne mazumu mīklu. Latvijas zinātnieki neapšaubāmi ir pasaules līderi raugu anabiozes pētījumos.

Pašreiz kā tradicionālas raugu izmantošanas nozares var minēt maizes cepšanu, vīnrūpniecību, alus ražošanu un arī spirta ieguvi. Šiem mērķiem izmanto kā natīvos, tā arī aktīvus žāvētos raugus. Līdzās tam natīvos raugus izmanto hidrolizātu un autolizātu ražošanā (tajā skaitā kā garšīgas piedevas), arī dažu fermentu (piemēram, invertāzes un laktāzes) ražošanā. “Atstrādātie” (piemēram, pēc alus ražošanas) raugi tiek izmantoti dzīvnieku lopbarības ražošanai.

Latvijas zinātnieku pētījumi liecina, ka tieši likumsakarības, kuras novēroja, pētot raugu pārejas mehānismus anhidrobiozes stāvoklī, paver jaunas “netradicionālas” iespējas to pielietošanai mūsdienu biotehnoloģijā. Izrādījās, ka par pamatu izmantojot atūdeņotus raugus, var veidot jaunus biofiltrus apkārtējās vides attīrīšanai no piesārņojuma, ieskaitot pat tādus kā cilvēkam un dzīvniekiem bīstamos – smagos metālus. Ir ļoti svarīgi, lai šie jaunie biofiltri darbotos efektīvi pat notekūdenī tad, ja šo smago metālu koncentrācija ir neliela, jo šodien pieejamā notekūdeņu attīrīšanas tehnoloģija šādos gadījumos ir neefektīva. Ir izstrādāts principiāli jauns, ieskaitot žāvēšanas procesu, mikroorganismu imobilizācijas paņēmiens, izmantojot lētu nesēju virsmas, kas ir pat rūpnieciskās ražošanas atlikums. Šī metode apvienoja šodien esošos sasniegumus mikroorganismu imobilizācijā, izvairoties no nepilnībām (no vienas puses preparātu nestabilitāte un no otras – dārgas izmaksas). Ir izstrādātas metodes, kā paaugstināt raugu izturību žāvēšanas procesā, pat tādu, kurus nebija iespējams žāvēt, jo šūnas gāja bojā 100% gadījumos. Pie šādiem raugiem pieder pārtikas rūpniecības biotehnoloģiskos procesos nepieciešamie anaerobie raugi, kā arī ar gēnu inženierijas metodi iegūtie raugu celmi, kuru izmantošana dotu iespēju ražot jaunus biomedicīniskus preparātus. Šis imobilizācijas paņēmiens ir nozīmīgs arī, lai paaugstinātu ekonomisko efektivitāti bioetanola mikrobioloģiskajā ražošanā no dažādiem celulozi saturošiem lauksaimniecības un kokrūpniecības atkritumiem.

Parādīta iespēja, izmantojot stresa iedarbību, kas saistīta ar atūdeņošanu, kā paaugstināt mikrobiālo biopreparātu aktivitāti, kas savukārt virzīta uz to, lai efektīvi paaugstinātu lauksaimniecisko ražošanu (augšanas stimulatori, biopesticīdi). Izdevās izstrādāt jaunu testa sistēmu ar kuras palīdzību ātri un efektīvi novērtēt dažādu savienojumu gan dabīgo, gan mākslīgi izveidoto iedarbību uz dzīvajiem organismiem.

Visi šie piemēri parāda jaunas interesantas iespējas biotehnoloģijā, kas var tikt atklātas pētot dažādu stresu ietekmi uz raugu šūnām.

Aleksandrs Rapoports ir 212 zinātnisko publikāciju autors, ieskaitot 5 grāmatas (kā autors un līdzautors) latviešu, angļu un krievu valodās, 5 patentus un 80 rakstus starptautiski citējamos izdevumos. A.Ra poporta vadībā ir izstrādāti un aizstāvēti vairāki bakalaura darbi, ap 30 maģistra darbu (šogad viņa vadībā izstrādāto maģistra darbu ļoti sekmīgi aizstāvēja Itālijā arī studente no Itālijas Perudžas Universitātes) un 4 doktora disertācijas. Arī nākamgad tiek plānota 1 disertācijas aizstāvēšana. A.Rapoports ir daudzu starptautisku mikrobioloģijas un biotehnoloģijas žurnālu redkolēģiju loceklis. Viņš ir Latvijas pārstāvis Eiropas Mikrobioloģijas Biedrības Federācijā (FEMS) un Starptautiskajā Raugu Komisijā (ICY), ka arī Amerikas Mikrobioloģijas Biedrības Vēstnieks Latvijā (ASM Ambassador for Latvia).

Jauns celtniecības materiāls – fibrobetons

LZA korespondētājloceklis Andrejs Krasņikovs

Latvijas Zinātņu akadēmijas korespondētājloceklis, Latvijas Nacionālās Mehānikas komitejas priekšsēdētājs, Rīgas Tehniskās universitātes profesors, inž. zin. dokt., Betona mehānikas laboratorijas vadītājs, RTU promocijas padomes P–03 vadītājs. LZA 2015.gada F.Candera balvas (par sasniegumiem mehānikā) laureāts. Dzimis 27. 07.1956.gadā. 1978.gadā ar izcilību pabeidza Latvijas Valsts Universitātes Fizikas un matemātikas fakultāti. Pēc universitātes beigšanas strādāja Latvijas PSR Zinātņu akadēmijas Polimēru mehānikas institūtā LZA akad. V.Tamuža laboratorijā. 1986.gadā saņēma fizikas un matemātikas kandidāta grādu, aizstāvot disertāciju “Mehāniski noslogoto polimēro un kompozītu materiālu iekšējo bojājumu kinētikas varbūtības modeļi” PSRS Zinātņu akadēmijas Hidrodinamikas institūtā (Novosibirskā). No 1987.gada strādāja Rīgas Tehniskajā universitātē, Materiālu pretestības katedrā (vēlāk Mehānikas institūtā) par lektoru, docentu, asociēto profesoru. 2006.gadā ievēlēts par RTU Mehānikas institūta profesoru. 2000.gadā vada Betona Mehānikas laboratoriju. No 1992.gada ir inženierzinātņu doktors (Dr.sc.ing.), 185 zinātnisko publikāciju, 25 Latvijas izgudrojumu patentu, viena ārzemju patenta un 3 mācību grāmatu līdzautors. Hirša indekss 7.

Veica pētījumus Apvienotās Karalistes (Swansea University, Wales, UK), Zviedrijas (Lulea Technical university, SICOMP (Swedish Institut Of Composits)), ASV (Georgia Institute of Technology, Virginia Technical University and Polytechnic Institute), Dānijas (Riso National Laboratory) un Lietuvas (Termoizolācijas institūts, Vilnius Gediminas Technical University) zinātniskos centros.

No 2007.gada līdz 2015.gadam ir vadījis RTU 25 bakalauru un 18 maģistru diplomdarbu zinātniskos pētījumus. Vadīja divu maģistru Dānijā (Riso National Laboratory) un divu doktoru (Lulea Technical university, Sweden) zinātniskos darbus ārzemēs. Vadīja un vada 14 RTU doktoru zinātniskos darbus. Oponēja četras doktora disertācijas ārzemēs. Ir bijis vairāku starptautisko konferenču organizācijas komiteju loceklis, ir ikgadējās starptautiskās zinātniski praktiskās Latvijas betona savienības konferences viens no organizētajiem (katru gadu no 2000.g.). Latvijas Zinātnieku savienības, ASME (Amerikas inženieru mehāniķu sabiedrības), EIROMECH (Eiropas mehāniķu apvienības), ESCM (Eiropas kompozīto materiālu speciālistu apvienības), Latvijas izgudrotāju biedrības un Latvijas Materiālzinātnieku savienības biedrs. Latvijas betona savienības valdes loceklis. No 2007.gada līdz 2015.gadam piecu starptautisko un 10 reģionālo projektu vadītājs un izpildītājs, piesaistot RTU 1,47 miljonu eiro. Materiālu, konstrukciju, betonu, fibrobetonu, kompozīto materiālu mehānikas speciālists. Izveidoja Latvijā fibrobetona tehnoloģiskās mehānikas zinātnisko skolu. Pētījumi aptver visus fibrobetona izgatavošanas posmus: materiāla projektēšanu, ieklāšanas reoloģijas eksperimetālo un skaitlisko izpēti, tā stiprības un nestspējas mehānikas modelēšanu un eksperimentālo izpēti. Šajā virzienā ir izstrādātas vairāk par simts publikācijām, aizstāvētas piecas doktora disertācijas, saņemti daudzi patenti par izgudrojumiem. Daudzu inovatīvo tehnoloģisko risinājumu autors.