Genom, proteom, metalobom... - badania prowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku są bardzo szeroko zakrojone. Teraz uczelnia rozpoczyna nowy etap wdrażania nowej strategii naukowo-badawczej. Jej celem jest prowadzenia projektów badawczych, które umożliwi integrację danych klinicznych z szeroko zakrojonymi badaniami genomu, proteomu i metabolomu. Rozmawiamy o projekcie z prof. Marcinem Moniuszko, prorektorem ds. nauki i rozwoju UMB.
UMB rozpoczyna nowy etap wdrażania swojej wciąż niespotykanej w zbyt wielu miejscach świata strategii naukowo-badawczej. Jej celem jest umożliwienie i zachęcenie jak największej liczby doświadczonych i młodych naukowców do takiego prowadzenia projektów badawczych, które umożliwi integrację danych klinicznych z szeroko zakrojonymi badaniami genomu, proteomu i metabolomu.
W efekcie umożliwi to dalsze rozbudowywanie jedynej w swoim rodzaju bazy danych. Docelowo oznaczać będzie to lepszą diagnostykę i wybór bardziej precyzyjnej formy terapii dla pacjentów, a dla naukowców - zastosowanie metod, które mają stać się przepustką do publikacji w takich czasopismach jak "Science" czy "Nature".
IDUB11 to akronim, który w najbliższym czasie na naszej uczelni będzie pojawiał się dość często. Nie pochodzi z języka angielskiego. Czyta się go zwyczajnie "i-dub-11", a powstał jako nawiązanie do ministerialnego konkursu Inicjatywa Doskonałości - Uczelnia Badawcza. "11" - oznacza miejsce UMB w tym konkursie. Teoretycznie najgorsze z możliwych, bo pierwsze poza wyróżnioną dziesiątką uczelni. Zabrakło nam ledwie punktu do sukcesu. Z drugiej strony międzynarodowy panel ekspertów, uznał przedstawione w projekcie UMB plany naukowe za niezwykle wartościowe i warte sfinansowania niezależnie od wyników konkursu. Ekspertów uwiódł szczególnie odważny i wymagający ogromnego wysiłku plan rozwoju medycyny spersonalizowanej rozszerzający to pojęcie na tak zwaną High-Defnition Medicine (czyli, w najbardziej logicznym tłumaczeniu, medycynę wysokiej jakości). W skrócie polega to na tworzeniu baz danych obejmujących pacjentów z chorobami cywilizacyjnymi (m.in. onkologicznymi) opartych o szczegółowy opis kliniczny oraz zastosowanie szeroko zakrojonych badań genomicznych, proteomicznych czy metabolomicznych. Mało która instytucja w świecie podchodzi w taki sposób do badania chorób. Naukowcy z UMB w ramach działań rozwojowych pod nazwą Centrum Sztucznej Inteligencji w Medycynie zajmują się tym od kilku lat, ale teraz chcą wypłynąć na jeszcze szersze wody.
Polski rząd przekazał już uczelni 50 mln zł (w obligacjach) na realizację tego zadania. UMB właśnie wchodzi w fazę wykonawczą tego projektu.
Wojciech Więcko: UMB zaczyna już wydawać środki z obligacji rządowych? To by oznaczało, że kończy się planowanie i zaczyna się praca w sensie naukowym.
Prof. Marcin Moniuszko, prorektor ds. nauki i rozwoju UMB, kierownik projektu IDUB11: - I z tego się bardzo cieszę. Praca, nie tylko naukowa, ale i organizacyjna trwa cały czas, ale teraz chcemy jej nadać jeszcze większego rozmachu. Zaczynamy już realizację strategii naukowej, do której zobowiązaliśmy się w projekcie przedstawionym w konkursie na uczelnię badawczą. Dla UMB to szansa na rzeczywiście coś niesamowitego - nie tylko utrwalenie tego, co dobre, ale też przeskoczenie o kilka kolejnych stopni wzwyż. Już teraz w dziedzinie tworzenia rozwiązań sprzyjających rozwojowi metod sztucznej inteligencji w medycynie krążymy na nieosiągalnej wciąż dla wielu naukowej orbicie. To w kraju czasem budzi podziw, czasem zazdrość. Teraz do naszego naukowego silnika chcemy dodać zdecydowanie więcej paliwa po to, by osiągnąć drugą prędkość kosmiczną i móc odlecieć nie w nieokreślone przestworza, ale w kierunku -naukowego? kosmosu, dotychczas często dla nas nieosiągalnego. Nie chodzi jednak o niezwykle ważne, ale wciąż pojedyncze wypady zakończone sukcesem. Chodzi o stworzenie takiego systemu wspólnej pracy naukowej w UMB, która przygotuje nas i przyzwyczai do stałego aspirowania o publikacje w czasopismach pokroju "Science" czy "Nature".
Dacie radę w pojedynkę?
- Najważniejsi są ludzie, ci bardziej doświadczeni i ci młodsi, chętni do pracy, pełni pasji, wiary i determinacji. Takich na UMB nigdy nie brakowało, choć o siłę do pracy coraz trudniej, gdy wokół szaleje pandemia, a dni, wieczory, a czasem i noce wypełnione rozlicznymi obowiązkami. Ale jesteśmy otwarci na różnych partnerów, także tych z zagranicy. Przede wszystkim takich, którzy rzeczywiście mogą wnieść swój wkład do naszych działań. Bo my przede wszystkim musimy wykorzystywać i wciąż pobudzać swój potencjał. Czasem obserwuję wśród nas niepotrzebne kompleksy czy lęki: ?Dlaczego akurat my??. Tylko dlaczego mamy czekać, aż to zrobią za nas w gdzieś w USA, czy w innym znanym europejskim ośrodku? Ja od 4-5 lat pytam, po co mamy czekać na kogoś innego, jeśli sami potrafimy to ?coś? zrobić sami? Przyzwyczajmy się do myśli, że jak my tego nie zrobimy według swoich wysokich standardów, to tego nikt lepiej tego od nas nie zrobi. To my, jako UMB, jesteśmy do tego najlepiej przygotowani i jeżeli tego u siebie nie wykonamy, to straci na tym cała polska medycyna. Za dużo pracy już w to włożyliśmy, żebyśmy nie podjęli się teraz tego zadania. I na koniec, bo to jest bardzo ważne: to nie jest elitarny projekt dla grupki profesorów, on naprawdę jest dla całego UMB.
W jakim punkcie realizacji projektu jest teraz uczelnia? Z jakiego poziomu będzie startować?
- W UMB mamy już systemy unikalnych baz danych, które teraz są jeszcze rozproszone. Mamy biobank, w którym mamy zgromadzone bardzo szczegółowe dane dotyczące nowotworów, np. z ośrodkowego układu nerwowego, raka jajnika, raka jelita grubego i raka płuca. One są już częściowo przenalizowane pod kątem całego genomu i w dalszym ciągu będą badane. Tak samo będziemy pracować w przypadku kolejnych nowotworów, które będą w przyszłości trafiać do biobanku. W innej bazie są dane dotyczące chorób cywilizacyjnych, cukrzycy, chorób sercowo-naczyniowych, w jeszcze innej dane z unikalnego badania kohortowego ?Białystok+?. To nasze skarbce, a zawarte w nich informacje to nasze srebra rodowe. Już teraz ich posiadania wielu nam zazdrości. Jednak z powodu czy to braku mocy przerobowych, czy sił, czy środków, nie mogliśmy do tej pory wykorzystać pełnego ich potencjału. Proszę sobie wyobrazić, co może się stać, kiedy uda się nam te bazy ze sobą zintegrować? Choć brzmi to dość prosto, jest to szalenie trudne i skomplikowane. Na świecie naprawdę niewielu podejmuje takie wysiłki, bo wygodniej jest zamknąć się we własnym gronie. Potrzeba jest do tego specjalna logistyka, budowa nowych systemów bioinformatycznych i przede wszystkim przekonanie ludzi do nowego sposobu myślenia. Już nie tylko ?ja i moja jednostka?, ale częściej ?ja i wspólny sukces?. Kluczowe jest to, że teraz planujemy te niezwykle cenne zbiory materiału biologicznego poddać wszechstronnej analizie genomowej, metabolomowej, proteomowej. I w pełni zintegrować z danymi klinicznymi. W ten sposób powstanie naukowa mieszanka grożąca wybuchem naprawdę dobrych publikacji.
To aż tak trudne? Chodzi mi zwłaszcza o czynnik ludzki.
- Odpowiem posiłkując się przykładem z historii. Wszyscy zgadzamy się, że Ernest Malinowski budując w XIX wieku kolej transandyjską dokonał czegoś niezwykłego, wręcz epokowego. Ale przecież o jego sukcesie nie decydowało to, że jako pierwszy wymyślił pociąg, tory kolejowe czy tunele w skałach. On całą tę dotychczasową wiedzę inżynieryjną umiejętnie wykorzystał, ale dodał do tego olbrzymią wyobraźnię, odwagę, determinację i konsekwencję. Tak samo jest z tworzeniem rozwiązań medycyny wysokiej jakości. Dlaczego do tej pory w niewielu miejscach na świecie to się udało? Zwykle te wysiłki zamykają się w budowaniu pojedynczych wysp, które czasami i doraźnie w ramach jakichś projektów się ze sobą komunikują. Docelowo zostają jednak w swoich światach. Tu główną rolę odgrywają właśnie te indywidualne ambicje poszczególnych naukowców. To one są przeważnie największą przeszkodą w takich projektach.
My już od pewnego czasu prowadzimy intensywne wysiłki, by ten dialog i współpracę między różnymi ośrodkami rozwijać. Celem tej strategii jest olbrzymia integracja danych i czerpanie potem ze wspólnego skarbca. Na bazie naszych doświadczeń mamy już opracowane całe know how, więc jest nam już dużo prościej działać. Chcemy dodatkowo rozszerzyć nasze badania na takie obszary, w których w tej chwili jeszcze nie jesteśmy obecni. Zapraszamy już do współpracy kolejnych klinicystów.
Z drugiej strony szukamy już rozwiązań dla naszych największych wyzwań, czyli przygotowania takich algorytmów, by stworzyć z naszych danych jeden wspólny zbiór, a nie szereg odrębnych. To będzie ogromna praca naszych bioinformatyków. Część z tych specjalistów mamy już na uczelni, innych zaprosimy jeszcze do współpracy. W długofalowym zamierzeniu projektu mamy zamiar kształcić własnych specjalistów tego typu. To bardzo deficytowi fachowcy.
IDUB11 to nasz rejs w kierunku nowego świata organizacji pracy naukowej, próba zdobycia naukowych szczytów poprzez szeroko zakrojoną współpracę klinicystów, genetyków, analityków, bioinformatyków. To ma być nasze przebudzenie mocy, nie tylko naukowych, ale i organizacyjnych.
Jak to ma być realizowane w rzeczywistości?
- Zdecydowanie i z rozmachem. Co warto podkreślić, to jest projekt otwarty dla wszystkich, nie tylko dla wybranych. Ten projekt zakłada mobilizację całego środowiska UMB, wszystkich, którzy chcą w bardzo zdecydowany sposób pchnąć medycynę do przodu. Choć złośliwi by powiedzieli, że skoro stoi nad przepaścią, to może lepiej tego nie robić. Liczba danych do naukowego ?skonsumowania? jest doprawdy potężna. A rozmiar danych do uporządkowania z punktu widzenia publicznego jest ogromny. Naprawdę każde ręce do pracy, każda wzlatująca ponad poziomy własnych projektów głowa będą nam potrzebne. I mówię tu nie tylko o pracownikach etatowych UMB, ale również, a może przede wszystkim, o doktorantach i studentach. Bardzo nam zależy na tym, żeby studenci oprócz poczucia, że uczą się w fajnym miejscu, mieli świadomość tego, że mogą aktywnie naukowo uczestniczyć w czymś naprawdę ambitnym i dużym. Że mogą pracować zarówno w swoim kole naukowym, ale również w wielkich ogólnouczelnianych projektach. Mocno stawiamy na rozwój przyszłych kadr i dlatego chcemy, żeby nasi studenci i doktoranci byli pełnoprawnymi członkami zespołów badawczych pracujących nie na treningowych, ale na rzeczywistych bazach danych najwyższej jakości. Przewidzieliśmy nawet specjalne środki dla najlepszych chętnych do pracy studentów pierwszego roku, którzy wyrażą chęć współdziałania w strategicznych projektach uczelni.
Czy będzie formalna data startu projektu?
- Wiele aktywności to kontynuacja działań w ramach Centrum Sztucznej Inteligencji w Medycynie. IDUB11 zakłada odważne rozszerzenie tych działań o nowe obszary badawcze i, przede wszystkim, o nowe grupy naukowców, także tych najmłodszych stażem. Zależy nam, by nie były to tylko pojedyncze szarże naukowe, ale by stworzyć działający przez kolejne lata system pracy, w którym liczy się inteligentna integracja efektów pracy ściśle współpracujących zespołów klinicznych i badawczych. Chcemy na nowo odkryć radość ze współpracy naukowców różnych dziedzin.
Za chwilę ogłosimy tematy obszarów badawczych, w których potrzebna będzie pomoc naszych chętnych do pracy studentów i doktorantów. Wierzę, że ich nie zabraknie. Bardzo liczę na naszą młodzież, wierzę, że przeżyją przy tym niezwykłą przygodę. Mam nadzieję, że to właśnie najmłodsi członkowie zespołów badawczych będą stymulować starszych kolegów do utrzymania wysokiego tempa pracy.
A gdzie konkretnie taki człowiek ma się zgłosić?
- Zapraszamy do koordynatorów danych obszarów badawczych lub bezpośrednio do mnie. Szczegóły podamy już wkrótce.
Co może okazać się największym wyzwaniem do pokonania?
- Odnalezienie w sobie wystarczających sił, czasu i cierpliwości. Odnalezienie ludzi chętnych do pasjonującej, ale też ciężkiej pracy. Patrzę często z troską i niepokojem na świetnych, utalentowanych naukowców czy lekarzy, którzy żyją pod presją pandemii i ogromu swoich aktywności. Wielką trudnością będzie też pokonanie barier logistycznych, organizacyjnych. Zidentyfikowaliśmy już pierwsze tak zwane ?wąskie gardła? i wiemy, gdzie możemy spodziewać się problemów. Wbrew pozorom bardzo trudno jest zintegrować dane pochodzące na przykład z badań genomicznych z danymi klinicznymi pacjentów. A przecież chcemy, by taki system pracy utrwalał się i żył dalej. Nasza baza danych będzie bowiem tym cenniejsza, im więcej włoży się do niej informacji i krytycznych obserwacji pochodzących od wszystkich naszych zespołów specjalistów. Wiemy jednak, o co walczymy. Już teraz naszymi znakami rozpoznawczymi w świecie nauki są bazy danych wysokiej jakości z takich dziedzin, jak onkologia, choroby cywilizacyjne, badania kohortowe, czy biobankowanie. Obecnie otrzymujemy sporo zaproszeń do współpracy z liczących się ośrodków, zwłaszcza tych zajmujących się sztuczną inteligencją. Oni już wiedzą, czym dysponujemy. A my chcemy sprawić, by tych unikalnych danych w naszych bazach było jeszcze więcej. Zależy nam, by na przykład badania genomowe pacjentów z wybranymi jednostkami chorobowymi stały się u nas normą, czymś powszechnym. Chcemy w ten sposób wyprzedzać standardy. Oczywiście dopóty, dopóki nas będzie na to stać, bo nie są to rzeczy tanie. I dlatego tak bardzo cieszymy się z obecnego wsparcia projektu IDUB11 z budżetu państwa.
Jakich efektów spodziewa się Pan za 5-10 lat?
- Jesteśmy uniwersytetem medycznym i to chory musi pozostać w centrum naszej uwagi. Wszystko inne ma być pochodną tych naszych starań o pacjenta, którym wcześniej czy później sami się staniemy. Dlatego wierzymy, że nasi pacjenci będą mogli odczuć efekty działań jak najszybciej. Chcemy tworzyć nowe schematy postępowania diagnostycznego i nowe algorytmy wspierające (a nie zastępujące) indywidualne decyzje lekarza. Algorytmy określające ryzyko wystąpienia danej choroby, ciężkość jej przebiegu, podpowiadające, jaka forma terapii dla danego pacjenta może być najlepsza.
Wierzę też, że staniemy się jeszcze sprawniej działającym ośrodkiem naukowym, w którym wykonywanie badań wysokiej jakości będzie przyjemnością i codziennością, a nie ewenementem. A naszym największym zmartwieniem będzie to, czy przyjmą nam kolejny artykuł w ?Nature?, ?NEJM? czy ?Science?, skoro wcześniej opublikowali ich już kilkanaście. Chciałbym też, by efekty naszych działań widoczne były przez kolejne, długie lata. W co gorąco wierzę, bo nawet gdyby nagle z powodu jakiegoś kataklizmu zabrakło nam pieniędzy ?na naukę?, to bogactwo zebranych teraz danych klinicznych i wielkoskalowych sprawi, że ich dalsza analiza będzie mogła trwać całymi latami.
Rozmawiał Wojciech Więcko (Medyk Białostocki)
17 marca 2021 roku prof. dr hab. Adam Krętowski, rektor UMB powołał kierownika i koordynatorów projektu IDUB11:
- prof. dr hab. Marcina Moniuszko do pełnienia funkcji kierownika oraz
- prof. dr. hab. Adriana Chabowskiego do pełnienia funkcji koordynatora ds. rozwoju kształcenia kadry bioinformatyczno-biostatystycznej, w tym utworzenia studiów o profilu bioinformatycznym na Uniwersytecie Medycznym w Białymstoku
- prof. dr. hab. Janusza Dzięcioła do pełnienia funkcji koordynatora ds. biobankowania materiału biologicznego
- prof. dr hab. Annę Moniuszko-Malinowską do pełnienia funkcji koordynatora ds. zarządzania projektami, współpracy ze środowiskiem bioinformatycznym oraz wymiany akademickiej
- prof. dr. hab. Karola Kamińskiego do pełnienia funkcji koordynatora ds. przygotowania i zarządzania szczegółowymi projektami wykorzystującymi bazę danych osób/pacjentów będących uczestnikami badań kohortowych, w tym badania Białystok PLUS
- dr. hab. Michała Ciborowskiego do pełnienia funkcji koordynatora ds. zarządzania projektami, współpracy ze środowiskiem bioinformatycznym oraz organizacji badań metabolomicznych i proteomicznych
- dr hab. Joannę Reszeć do pełnienia funkcji koordynatora ds. biobankowania onkologicznego i tworzenia bazy klinicznej pacjentów onkologicznych
- dr Magdalenę Niemirę do pełnienia funkcji koordynatora ds. organizacji badań genomowych i współpracy ze środowiskiem bioinformatycznym
- dr Łukasza Szczerbińskiego do pełnienia funkcji koordynatora ds. przygotowania i zarządzania szczegółowymi projektami w zakresie chorób metabolicznych i prewencji chorób cywilizacyjnych.
