Molekularne nożyce w rękach absolwenta Politechniki Łódzkiej. Dr Krzysztof Chyliński z Wiednia o swoim wkładzie w badania nagrodzone Noblem

Maciej Kałach: 7 października Komitet Noblowski ogłosił przyznanie nagrody w dziedzinie chemii duetowi badaczek – prof. Emmanuelle Charpentier z Francji i prof. Jennifer A. Doudna ze Stanów Zjednoczonych. Kilka dni później Politechnika Łódzka zaznaczyła, że wkład w ich odkrycie ma jej magister: dr Krzysztof Chyliński. Zanim porozmawiamy o tym wkładzie, proszę o wyjaśnienie – dla laików – czym są uhonorowane Noblem "molekularne nożyce".

Dr Krzysztof Chyliński: Ja długo mieszkam już za granicą, dlatego mówienie po polsku o nauce to trochę wyzwanie, bo nie mam ku temu częstych okazji, ale spróbujmy...

Mówimy o "molekularnych nożyczkach", ponieważ jest to system, który pozwala zaprogramować znalezienie dowolnej sekwencji w materiale genetycznym – zwykle w celu jego przecięcia. Po przecięciu możemy wprowadzić w materiale modyfikacje, skutkujące np. usunięciem pewnych cech z organizmu, wprowadzeniem nowych, albo naprawą tych patogennych. Możemy też – dla celów badawczych – sami doprowadzić do mutacji, po których linia komórkowa będzie "chora".

Idea nie jest nowa, istnieją wcześniej opracowane sposoby na takie modyfikacje, ale nasze „molekularne nożyczki” - czyli system CRISPR/Cas9 – okazały się dużo łatwiejsze w wykorzystaniu: dużo szybsze, efektywniejsze i tańsze. Rewolucja, której dokonaliśmy, to demokratyzacja inżynierii genetycznej: staje się ona dostępna dla laboratoriów, nieposiadających aż tak wiele pieniędzy i czasu pracowników.

Kto się może cieszyć z tej „demokratyzacji”? Komitet Noblowski uzasadnia nagrodę „umożliwieniem badań nowych terapii przeciwnowotworowych”. A ponadto – jak czytamy w uzasadnieniu – „marzenie o leczeniu chorób dziedzicznych wkrótce się spełni”.

CRISPR/Cas9 faktycznie pozwala na „wytrenowanie” komórek układu odpornościowego, aby możliwie skuteczniej lub przy mniejszym nakładzie środków – w porównaniu do „treningu” wcześniejszymi metodami – atakowały one nowotwór.

Natomiast wyleczenie choroby genetycznej polegałoby na modyfikacji każdej komórki w objętym taką chorobą organie, np. w wątrobie – albo nawet w całym organizmie – co nawet z wykorzystaniem „nożyczek” byłoby pewnie nieosiągalne. Uzasadnienie komitetu trzeba zatem interpretować głównie jako dążenia do sprawiania, że pacjent z chorobą dziedziczną poczuje się lepiej. Naukowcy posługujący się systemem CRISPR/Cas9 muszą robić to sprytnie: jest już piękny przykład związany z anemią sierpowatą. To choroba polegająca na mutacji jednego z genów w hemoglobinie. W jej wyniku czerwone krwinki, odpowiedzialne za transportowanie tlenu w krwi – normalnie mięciutkie dyski, które potrafią się „wstrzelić” z tlenem wszędzie tam, gdzie potrzeba – robią się sztywne i sierpowate niczym księżyce. Tracą swoją właściwość, w ciele tworzą się skrzepy, w końcu następuje śmierć. Wymyślono już terapię z wykorzystaniem CRISPR/Cas9, która jest w fazie testów: „wyjmuje się” odpowiednie komórki chorej osoby, modyfikuje je i „wkłada” z powrotem. Wyniki są obiecujące, testowana pacjentka czuje się lepiej...

Takie wysiłki terapeutyczne mają wielką wagę, ale dla mnie najważniejsza na ten moment jest użyteczność naszej metody w badaniach podstawowych. Chodzi mi o to, że dzięki CRISPR/Cas9 ogromnie „popchnęliśmy” ogólną wiedzę o mechanizmach różnych chorób.

Jednak sprawnie posługuje się pan językiem polskim opowiadając o nauce...

W takim razie to zasługa „zdalnych” rozmów z moją rodziną, która mieszka w Łodzi.

„Cegiełką” od rodzinnego miasta w noblowskim sukcesie nazwała pana pracę Politechnika Łódzka . Prof. Emmanuelle Charpentier, ciesząc się z Nobla, złożyła panu gorące podziękowania na łamach witryny internetowej Max Planck Unit for the Science of Pathogens, jednostki naukowej, którą obecnie kieruje w Berlinie. Świat nauki poznał pana nazwisko już w 2012 r., wymienione jako jedno z sześciu w artykule na temat „nożyc” w prestiżowym piśmie „Science”. Potem wiedeński dziennik „Der Standard” uznał pana za "centralną postać w deszyfrowaniu CRISPR/Cas9". Jak to jest z tym pana wkładem do Nobla?

Mogę powiedzieć, że dołączyłem do grupy prof. Emmanuelle Charpentier w 2008 r. jako nowy doktorant Uniwersytetu Wiedeńskiego. Potem weszliśmy we współpracę z grupą prof. Jennifer A. Doudna z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley. Obie te badaczki i jeszcze dwóch naukowców – ja oraz Czech dr Martin Jinek – szczególnie angażowało się w pracę nad CRISPR/Cas9. Celem mojego doktoratu było opisanie, jak ten system działa w bakteriach. Wymienienie nazwisk całej naszej czwórki jako wynalazców w pierwszym wniosku patentowym, który wysłaliśmy, świadczy o tym, że grupowo „pchnęliśmy” tę sprawę do przodu.

Doszukiwanie się, kto co zrobił, jest trochę bezcelowe, skoro ciągle dyskutowaliśmy w naszej grupie o CRISPR/Cas9 i razem – zgodnie – pracowaliśmy nad rozwojem technologii. To była świetna współpraca, choć przez znaczny czas „zdalna”, gdy zostałem w Wiedniu sam, a pozostali prowadzili badania w innych miejscach świata.

Dopytuję się tak, aby wyjaśnić, czemu ten Nobel trafił do dwóch osób.

Maksymalnie nagroda z chemii może trafić do trzech osób. No i tak to już jest w nauce, że te największe nagrody przypisywane są profesorom, liderom grup, kierownikom laboratorium. W tym przypadku były to Emmanuelle i Jennifer. Ja pisałem u tej pierwszej doktorat, Martin był asystentem w laboratorium Jennifer.

Wciąż istniejący w sieci portal „Nasza Klasa” zdradza, że drogę do Wiednia zaczął pan w XXXI Liceum Ogólnokształcącym w Łodzi.

Chciałem być w dobrej szkole, a ta w dodatku najlepiej w mieście współpracowała wtedy z Politechniką Łódzką. Do XXXI LO dostałem się poza zwykłą rekrutacją, dzięki wcześniejszemu sukcesowi w konkursie chemicznym. Tylko nie za bardzo wiedziałem, co robić po maturze. Zostać lekarzem, prawnikiem, może studiować stosunki międzynarodowe? Jednak postanowiłem trzymać się chemii i matematyki. W dodatku Politechnika Łódzka miała już wtedy studia anglojęzyczne – w ramach swojego IFE (skrót od International Faculty of Engineering / Centrum Kształcenia Międzynarodowego – red.).

W sumie przypadkiem i bez większego namysłu wybrałem z anglojęzycznych kierunków IFE biotechnologię, bo pomyślałem, że „fajna” i tak pasuje do mojej chemii.

Zaletą IFE jest m.in. powszechność wyjazdów z programu Erasmus +, podczas których student realizuje konkretny projekt naukowy. Ja spędziłem semestr na Uniwersytecie w Gandawie i to tam nauczyłem się ciężkiej pracy w laboratorium: dzień w dzień, w godzinach 9-17, siedzi się w „labie” – i robi.

Z IFE wyszło świetnie: doszlifowałem swój angielski, pozwolili mi tam na indywidualny tok studiów – do tego stopnia, że z biologii podszkoliłem się na Uniwersytecie Łódzkim, bo byłem ciekawy podejścia i wiedzy jego naukowców z zakresu biochemii klinicznej czy biologii komórki. W Politechnice Łódzkiej spotykałem się z całkowitą otwartością – bez problemu zyskałem zgodę na spędzenie ostatniego roku w Instytucie Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu, gdzie prowadziłem badania do mojej pracy dyplomowej z 2008 r.

A po zdobyciu tytułu magistra znowu odezwał się przypadek. Starałem się m.in. o stypendium w Sztokholmie, ale z Instytut Karolinska mi nie odpisywali. Był pomysł na Drezno, w końcu na program doktorancki w Vienna BioCenter. To wspólny program kilku instytucji, część uczestniczących w nim naukowców jest z Uniwersytetu Wiedeńskiego, ale nie wszyscy.

Po kwalifikacji w Wiedniu uczelnia urządza przyjętym doktorantom spotkania z szefami swoich laboratoriów. Oni krążą między młodymi badaczami, inicjowane są rozmowy. Jeśli naukowo zaiskrzy, jak to się mówi, jest „match”. Tak zacząłem pracę pod okiem prof. Emmanuelle Charpentier.

Ona przesyła panu podziękowania z Berlina, a jakie są pana plany?

Po doktoracie z 2014 r. zacząłem tworzyć jednostkę usługowo-badawczą, która, upraszczając, oferowała wykorzystanie CRISPR/Cas9 w pracach innych naukowców: mogli do nas przyjść po poradę lub zapłacić za uzyskanie modyfikacji genetycznej, której potrzebują. Ta działalność dała mi ogromne doświadczenie w praktycznym stosowaniu „nożyczek”. W tej jednostce pracowałem do lipca tego roku.

Aktualnie jestem w negocjacjach odnośnie czegoś nowego. Zamieszanie związane z Noblem na pewno im sprzyja.