Prowadzi badania nad testami, które pozwolą wykryć raka we wczesnym stadium. „To przykład siły epigenetyki”

Dr hab. n. med. Tomasz K. Wojdacz jest z pewnością jedną z postaci w polskiej medycynie XXI wieku, która zmienia rzeczywistość. To honorowy profesor medycyny spersonalizowanej na Uniwersytecie w Aarhus w Danii oraz kierownik Samodzielnej Pracowni Epigenetyki Klinicznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego w Szczecinie i profesor tej uczelni. Polski naukowiec stoi na czele międzynarodowego zespołu, który pracuje nad wykrywaniem zmian epigenetycznych, inicjujących proces nowotworowy (między innymi chodzi o raka trzustki).

Jest jednym z 22 naukowców, którzy w 2018 roku zostali laureatami „Polskich Powrotów”. Zajmuje się epigenetyką. Naukowiec wyjaśnia w rozmowie z „Wprost”, na czym polega ta nauka, dlaczego jest tak fascynująca i jakie realne zmiany może wnieść w nasze życie. Przykładem tego jest właśnie czuły test, który pozwoli wykryć nowotwory w ich wczesnym stadium. Dr hab. n. med. Tomasz K. Wojdacz sam zdobywa sukcesy, rewolucjonizuje medycynę, ale też zapala do tego młodych ludzi, pokazując na własnym przykładzie, że naprawdę „da się”.

Czy epigenetyka to przyszłość medycyny?

Jak tłumaczy profesor Tomasz K. Wojdacz*, dzięki epigenetyce, zaczynając od prostych interwencji, takich jak zmiana stylu życia, można efektywnie wpływać na zdrowie ludzi. Dodaje, że piękno epigenetyki tkwi dla niego właśnie w tej sprawczości, a efekty pracy widać każdego dnia. Czym więc jest epigenetyka?

– Każdy z nas wie, że powstajemy z jednej komórki, która ma pewien zestaw genów, czyli DNA, które można porównać do twardego dysku i z tej jednej komórki, jednego twardego dysku, powstaje ponad 200 typów komórek, które budują nasz organizm. I teraz – jak to się dzieje, że jedna komórka przewodzi prąd, tak jak komórka nerwowa, a komórka mięśniowa się kurczy? Różne komórki robią drastycznie różne rzeczy, czyli de facto działają w nich różne zestawy genów, czytane są różne części twardego dysku. Więc jak ten sam dysk twardy, z zapisaną wiadomością, jest czytany na tyle różnych sposobów? Twardy dysk sam w sobie nie może zdecydować, żeby czytać ten lub inny zestaw zapisanych na nim genów. Wszystkie mechanizmy, a istnieje ich cały zestaw, które umożliwiają to, że tylko pewne części twardego dysku są czytane w różnych komórkach, nazywane są mechanizmami epigenetycznymi ekspresji genów. Epigenetyka bada właśnie te mechanizmy – tłumaczy profesor Wojdacz.

Epigenetyka daje też odpowiedź na pytanie, dlaczego niektórzy ludzie starzeją się szybciej, inni wolniej. Od czego to zależy patrząc z punktu widzenia epigenetyki? To również wyjaśnia rozmówca „Wprost”, podkreślając różnice, jakie istnieją pomiędzy genetyką a epigentyką.

– Jak już wspomniałem, rodzimy się z pewną genetyką, zestawem genów, w których też zapisane jest, jak długo mamy żyć, ale szacuje się, że geny decydują o długości naszego życia tylko w około 30 procentach. W pozostałej części o długości naszego życia decydują mechanizmy epigenetyczne, które cechują się pewną plastycznością. Ta plastyczność z jednej strony umożliwia powstanie różnych komórek, ale z drugiej strony czyni mechanizmy epigenetyczne podatnymi na wpływ czynników środowiskowych, które je często zaburzają. To właśnie, w jakim stopniu czynniki środowiskowe zaburzą (popsują) mechanizmy epigenetyczne zdrowych komórek, wydaje się grać główną rolę w tym, jak długo będziemy żyć i na jakie choroby zapadniemy – tłumaczy profesor, zaznaczając, że takimi czynnikami jest między innymi oddziaływanie promieni UV na skórę czy złe odżywianie.

Na to, jak długo będziemy żyć, mają w zasadniczym stopniu wpływ czynniki środowiskowe, a w konsekwencji – również my sami. – Więc będziemy żyć w zdrowiu tak długo, jak epigenetyczne mechanizmy warunkujące zdrowe funkcjonowanie naszych komórek pozostaną nieuszkodzone przez czynniki środowiskowe. Tymi czynnikami środowiskowymi są też nasze zachowania, czyli styl życia. Umrzeć umrzemy – tu nauka nie ma żadnych wątpliwości, choć intensywnie prowadzimy badania nad tym, jak długość życia wydłużyć. Ale teraz – czy będziemy żyć długo i w zdrowiu do samego końca, czy w chorobach i krócej – to w zasadniczej mierze zależy od nas i od czynników środowiskowych, na jakie narażamy nasz organizm – tłumaczy profesor.

I tu także tkwi sedno różnicy pomiędzy genetyką a epigentyką. Rodzimy się z pewnym zestawem genów i w zasadzie nic z tym nie możemy zrobić – jeśli je odziedziczymy lub w czasie naszego życia powstaną zmiany genetyczne, na przykład mutacje powodujące chorobę (choć są one rzadkie, to medycyna jeszcze nie umie ich efektywnie naprawiać). Podczas gdy zmiany epigenetyczne jesteśmy w stanie naprawić nawet tak prostymi interwencjami, jak usunięcie czynnika środowiskowego, który je powoduje, czyli na przykład zmianą diety z niezdrowej na zdrową.

Rozkwit epigenetyki na przestrzeni ostatnich lat

Profesor Tomasz Wojdacz opowiada również o rozkwicie epigenetyki. Choć dziedzina ta funkcjonuje od dawna, to dopiero przez ostatnie lata przeżywa prawdziwy rozkwit. – Pierwszy raz słowo »epigenetyka« zostało użyte w roku 1942, więc już dość dawno, ale badanie mechanizmów epigenetycznych jest bardzo trudne, bo jak już wspomniałem, mechanizmy te są plastyczne i zmieniają się. Dopiero teraz mamy odpowiednią technologię, by efektywnie badać mechanizmy epigenetyczne. Nowoczesna epigenetyka zaczęła się około 40 lat temu wraz z postępem technologicznym. Dla porównania – w 2000 roku naukowcy opublikowali ludzki genom. To był ogromny postęp, ale teraz wydaje się, że sprawa była prosta, bo genom człowieka jest bardzo stabilny. Ludzie troszkę różnią się pod względem genów, ale zasadniczo nasze DNA, czyli wspominany twardy dysk, się nie zmienia. Podczas gdy tutaj (w epigenetyce – przyp. red.) badamy mechanizmy, które cały czas się zmieniają. I jeszcze zależą od różnych czynników środowiskowych. Potrzebna była technologia umożliwiająca badanie tej zmienności. I to właśnie w ciągu ostatnich 10-20 lat rozwinęła się ona na tyle, że dziś potrafimy efektywnie badać mechanizmy epigenetyczne – wyjaśnia naukowiec.

Epigenetyka odpowiada na więcej pytań niż genetyka

Specjalista wspomina początki swojej kariery naukowej, które zbiegły się również z rozkwitem dziedziny, którą się aktualnie zajmuje. Okazało się, że genetyka nie odpowiada na wszystkie pytania. Tutaj z pomocą przychodzi epigenetyka. – Ja zacząłem interesować się epigenetyką pierwszy raz, gdy prowadziłem badania w Danii, jak miałem 23-24 lat. To był ten moment po opublikowaniu sekwencji ludzkiego genomu, kiedy moi profesorowie zaczynali nieśmiało mówić, że „genetyka za mało nam tłumaczy” i musimy szukać odpowiedzi gdzie indziej – mówi profesor Tomasz K. Wojdacz. Naukowiec zaznacza, że zsekwencjonowanie ludzkiego genomu to ogromny krok dla ludzkości, jednak dodaje: „po tym, jak zachwyt tym sukcesem opadł, okazało się, że ten przełom w badaniach naukowych przyniósł więcej pytań o mechanizmy powstawania chorób, niż odpowiedzi”.

– W tamtym momencie właśnie zacząłem interesować się epigenetyką, która zaczęła wtedy rosnąć, a dziś rozkwita. W Polsce epigenetyka jest jeszcze nową dziedziną nauki, podczas gdy najważniejsze ośrodki naukowe, z którymi my (Samodzielna Pracownia Epigenetyki Klinicznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego w Szczecinie – przyp. red) współpracujemy, w Stanach Zjednoczonych czy na świecie, mają po kilka zespołów pracujących właśnie nad różnymi aspektami epigenetyki – wyjaśnia.

Znacząca rola epigenetyki w onkologii

Profesor Tomasz Wojdacz odpowiada również na szalenie ważne pytanie o to, jaka jest rola epigenetyki w onkologii, zaznaczając, że „to wszystko zaczęło się od nowotworów”. – Dziś nie wątpimy, że zaburzanie mechanizmów epigenetycznych zdrowych komórek prowadzi do nowotworów. Poprzez środowisko dużo łatwiej zepsuć mechanizmy epigenetyczne i doprowadzić do powstawania nowotworów, niż mechanizmy genetyczne, ponieważ te, jak nawet ulegną zepsuciu, to są bardzo efektywnie przez komórki naprawiane – mówi polski medyk.

Co z mechanizmami epigenetycznymi w onkologii? Specjalista tłumaczy: „W onkologii badania epigenetyczne są już bardzo zaawansowane, bo od onkologii właśnie zaczęliśmy ponad czterdzieści lat temu. Praktycznie każdego dnia publikowane są wyniki badań pokazujące, jakie mechanizmy epigenetyczne ulegają zepsuciu w różnych nowotworach. Jak już znamy mechanizmy, zaczynamy pracę nad lekami umożliwiającymi naprawę tych mechanizmów. Skutkiem czego jest to, że liczba prób klinicznych nowych leków nacelowanych na mechanizmy epigenetyczne w ostatnich latach eksplodowała”.

Naukowiec zauważa również, że Światowa Organizacja Zdrowia już rekomenduje, żeby niektóre guzy mózgu były diagnozowane i klasyfikowane na podstawie zmian epigenetycznych, jakie w nich zaszły, a nie zmian genetycznych, które jak wcześniej myśleliśmy, były odpowiedzialne za powstawanie nowotworów, bo okazało się, że nie jest ich w nowotworach tak dużo, jak się tego spodziewaliśmy.

Czułe testy pozwalające wykryć nowotwory we wczesnym stadium

Profesor Tomasz K. Wojdacz opowiedział również o jednym z projektów, nad którymi jego zespół, ale i wiele innych zespołów naukowych na całym świecie, aktualnie pracuje – są to testy, które pozwolą rozpoznać nowotwór, gdy nie będzie on jeszcze dawał symptomów klinicznych. Na czym polegają takie testy?

– To jest jeden z tych przykładów, który pokazuje potencjał, jaki tkwi w epigenetyce. Od dawna wiemy, że nowotwory rozwijają się często przez nawet wiele lat, ale nie są wykrywane, bo nie dają objawów klinicznych, po prostu nie bolą. Nowotwór we wczesnym stadium, gdy nie daje jeszcze objawów klinicznych, może być wykryty na przykład za pomocą rezonansu magnetycznego, ale nie możliwe jest robienie wszystkim ludziom raz na jakiś czas takich badań ze względów zarówno logistycznych, jak i finansowych. Obecnie mało mamy efektywnych testów na wczesne wykrywanie nowotworów. Niektóre procedury umożliwiające wczesne wykrycie nowotworu, takie jak kolonoskopia, są dostępne, ale z wiadomych powodów ludzie często nie chcą przechodzić tej procedury. Skutek tego jest taki, że nie tylko w Polsce, ale i na całym świecie wczesna diagnostyka nowotworów dziś jest niewydajna. U podstaw tego problemu leży fakt, że nowotwór we wczesnym stadium po prostu nie boli. A jak już boli i jest wykrywany, to najczęściej jest w zaawansowanym stadium, w którym dochodzi do przerzutów i konieczne jest ciężkie leczenie – wyjaśnia profesor.

– Skoro więc wiemy, że jest pewne „okno” czasowe, kiedy nowotwór rośnie bezobjawowo, a jego wykrycie umożliwiłoby jego usunięcie i de facto wyleczenie, zaczęliśmy prowadzić intensywne badania nad testem umożliwiającym wykrycie nowotworu w tym właśnie oknie czasowym – dodaje specjalista.

– Koncept naukowy takiego testu jest w zasadzie prosty. Podczas gdy nowotwór się rozwija, wiele komórek nowotworu umiera, co jest naturalną częścią rozwoju nowotworu. DNA z tych komórek następnie dostaje się do krwiobiegu i jest wydalane z organizmu. Już kilka lat temu okazało się, że jesteśmy w stanie wyizolować z próbki krwi pobranej od osoby, u której rozwija się nowotwór, DNA nowotworu. Ale tu nie koniec badań, bo stwierdzenie, że dana osoba ma jakiś nowotwór, nie rozwiązuje problemu i musimy jeszcze wiedzieć, jaki to nowotwór, by go zlokalizować i usunąć. Tu na pomoc przyszła epigenetyka, bo DNA różnych nowotworów naznaczone jest bardzo specyficznymi epigentycznymi markerami, które doprowadziły do rozwoju tego nowotworu. To te markery zaczęliśmy badać w DNA wyizolowanym z krwi, co pozwoliło nam zidentyfikować typ nowotworu – mówi naukowiec o efektach, jakie przynoszą badania w zakresie epigenetyki.

Cała procedura wykrywania nowotworu z próbki krwi nazywana jest płynną biopsją i nie trzeba chyba nikomu tłumaczyć, że test oparty na płynnej biopsji może zrewolucjonizować onkologię, gdyż mógłby być dostępny w zasadzie dla każdego, bo każdy z nas raz na jakiś czas ma przeprowadzane testy, które wymagają pobrania krwi.

Czy dzięki epigenetyce nieuleczalna choroba może stać się chorobą uleczalną?

Pojawia się więc zasadnicze pytanie: czy choroby nieuleczalne mogą stać się chorobami uleczalnymi? – Aktualnie choroby onkologiczne stają się chorobami chronicznymi, czyli po prostu trzeba się z nowotworem nauczyć żyć i co jakiś czas leczyć jego nawroty. Ale dzięki testom umożliwiającym wykrycie nowotworu we wczesnym stadium będziemy mogli wyleczyć przynajmniej zasadniczą część nowotworów – mówi profesor Wojdacz, dodając, że badania pokazują, iż pięcioletnia przeżywalność pacjentów, u których wykrywa się nowotwór wcześnie, wzrasta cztery razy.

Naukowiec zauważa, że w przypadku palaczy, którzy są w grupie ryzyka nowotworu płuc, taki test mógłby być wykonywany na przykład raz na rok. – Rak płuc wykryty w pierwszym czy nawet drugim stadium jest w dużym stopniu wyleczalny. Natomiast w tym stadium, w którym najczęściej wykrywamy go obecnie – szanse na wyleczenie są bardzo, bardzo małe – wyjaśnia specjalista.

Profesor Tomasz K. Wojdacz poruszył również temat testu wykrywającego nowotwór we wczesnym stadium, nad którym pracował przez ostatnie lata razem ze swoją grupą badawczą w Szczecinie. – Badania mojego zespołu nad takim właśnie testem są również zaawansowane. Właśnie ruszamy z komercjalizacją pierwszego etapu tych badań. Na początku roku złożyliśmy aplikacje patentowe na technologię, którą opracowywaliśmy przez ostatnie 3 lata i już publikujemy pierwsze rezultaty, pokazujące możliwości tej technologii. Teraz będziemy się starali o inwestycję, by rozpocząć badania kliniczne. Te badania niestety są bardzo drogie i potrzebujemy inwestycji prywatnych, bo takich przedsięwzięć zarówno w Polsce, jak i innych krajach, nie da się sfinansować z pieniędzy publicznych – wskazuje profesor Wojdacz.

Rola epigenetyki w innych obszarach medycyny

Epigenetyka nie ogranicza się jednak jedynie do badań nad nowotworami. W jej obszarze znajdują się także choroby psychiczne, zaburzenia neurologiczne, cukrzyca, choroby metaboliczne czy choroby serca. Im więcej wyników badań epigenetycznych w dziedzinie onkologii zaczęło być publikowanych, tym bardziej naukowcy badający inne choroby zaczęli interesować się tą dziedziną. – Naturalnie, przez zwykłą analogię, naukowcy doszli do wniosku, że skoro nie jesteśmy w stanie wytłumaczyć choroby genetyką, to może epigenetyka odpowie, jak ta choroba powstaje – mówi profesor Wojdacz.

– Skutkiem tego było rozpoczęcie badań nad mechanizmami epigenetycznymi w innych chorobach, dokładnie tymi samymi, które „popsuły się” w nowotworach. I im bardziej te badania idą do przodu, tym bardziej oczywista staje się rola epigenetki w chorobach nieonkologicznych – mówi profesor.

Apel profesora do młodych naukowców: wierzcie w siebie

Rozmawiając z panem profesorem, poza ogromną wiedzą, czuć też zapał i wielką chęć dzielenia się swoim doświadczeniem z młodymi ludźmi. Sam odnosi ogromne sukcesy i zachęca młodych: „wierzcie w siebie”, pokazując na własnym przykładzie i przykładzie członków swojego zespołu, że naprawdę się da. Zauważa, jak ważne jest pokazywanie młodym ludziom sukcesów odniesionych przez innych naukowców.

Podkreśla, jak istotna w tym wszystkim jest wiara w siebie, dodając, że młodzi ludzie mają coraz więcej możliwości rozwoju. –Mamy dostęp do funduszy europejskich, finansowanie nauki w Polsce wzrasta, choć wciąż jest tu dużo do zrobienia, jesteśmy otwarci na świat, a program ERASMUS daje studentom ogromne możliwości poznawania instytucji naukowych nie tylko w Europie, ale i na całym świecie. Ten właśnie program był kluczowy w mojej karierze – mówi profesor. Wskazuje również na istotę współpracy: „Środowisko naukowe konsoliduje się. Nie ma dzisiaj projektów, które się robi samemu”.

Jakie rady doświadczony naukowiec z sukcesami dałby młodym ludziom? Jest kilka elementów, na które powinni zwrócić uwagę początkujący badacze. – Mobilność jest kluczowym elementem kariery naukowej. Uczyć trzeba się od najlepszych, a to najczęściej wymaga pracy w różnych krajach. Poza mobilnością – network. Staję się jasne nie tylko w badaniach naukowych, ale i innych dziedzinach, że nikt nie jest w stanie realizować ambitnych projektów bez networku kolegów specjalistów z różnych dziedzin, nie tylko nauki, z którymi można współpracować. Mobilność czy uczestnictwo w konferencjach naukowych, ale i nawet krótkie staże naukowe, są niewątpliwie elementem wypracowywania takiego właśnie networku. Ambitne projekty naukowe wymagają multidyscyplinarnego podejścia i bez kolegów, których możesz zapytać o radę czy zaprosić do współpracy, nie jesteś w stanie być liderem ambitnego projektu. Więc mobilność i zdanie sobie sprawy, że samemu nic albo mało da się osiągnąć, moim zdaniem są kluczowe dla kariery naukowej. Publikacje opisujące najważniejsze odkrycia naukowe prowadzone są przez multidyscyplinarne zespoły naukowców z różnych krajów, co łatwo sprawdzić, choćby analizując listę autorów tych publikacji – mówi naukowiec.

– Dodatkowo, myślenie o karierze naukowej, gdzie zawsze będziesz musiał walczyć o finansowanie umożliwiające realizację twoich pomysłów, ma sens moim zdaniem tylko z nastawieniem, by współpracować z najlepszymi ośrodkami i najlepszymi specjalistami – dodaje. Naukowiec zaznacza też, że bardzo ważne jest, by prowadzić projekty, które „są innowacyjne i dotykają palących problemów społecznych” – takie projekty mają największe szanse na to, by otrzymać finansowanie.

– Najmłodsi członkowie mojego zespołu, którzy mają po dwadzieścia kilka lat, już współpracują w obrębie swoich projektów z najlepszymi instytucjami i naukowcami z całego świata. W pracy ze mną szybko zdali sobie sprawę, że muszą wyjeżdżać, by uczyć się od najlepszych, bo niestety ja nie jestem specjalistą w wielu aspektach nawet epigenetyki, ale moi koledzy, z którymi często współpracowałem, są w stanie zapewnić im ekspertyzę, której potrzebują – wskazuje profesor Wojdadcz i podsumowuje: „My, naukowcy w moim wieku, mamy obowiązek stwarzania możliwości rozwoju dla młodszych, początkujących naukowców. Warto też tu przytoczyć cytat, choć nie pamiętam, kto to powiedział: »Nie ma zawodu naukowca – naukowiec to styl życia«”.

Czy epigenetyka to przyszłość medycyny?

Na koniec nieodzownym elementem wydaje się pytanie o to, czy epigenetyka jest przyszłością medycyny. Co na ten temat myśli profesor Tomasz Wojdacz, specjalista w tej dziedzinie? – Tak, ale epigenetyka nie istnieje bez innych dziedzin badań biologicznych i medycznych. Wydaje się, że epigenetyka odpowie nam na bardzo wiele pytań, prawdopodobnie więcej niż genetyka. Niemniej jednak badania epigenetyczne muszą być prowadzone i są prowadzane równolegle z innymi badaniami, takimi jak genetyczne czy epidemiologiczne. Wyniki badań epidemiologicznych na przykład pokazują nam, jakie czynniki środowiskowe powodują choroby i wtedy dopiero zaczynają się badania epigenetyczne i genetyczne, mające na celu zidentyfikowanie mechanizmu komórkowego, który prowadzi do powstania choroby – podsumowuje badacz.

Profesor Wojdacz dodaje jeszcze, że aby epigenetyka w naszym kraju mogła się rozwijać na światowym poziomie – potrzebna jest przynajmniej jedna grupa naukowa zajmująca się różnymi aspektami epigenetyki – od klinicznej, przez środowiskową do podstawowej, w każdej z większych instytucji badań naukowych w Polsce.

*Dr hab. n. med. Tomasz K Wojdacz uzyskał tytuł doktora nauk medycznych na Wydziale Medycyny Uniwersytetu w Aarhus (Dania), a tytuł doktora habilitowanego na Pomorskim Uniwersytecie Medycznym w Szczecinie. Obecnie jest honorowym profesorem medycyny spersonalizowanej na Uniwersytecie w Aarhus w Danii i profesorem na Pomorskim Uniwersytecie Medycznym w Szczecinie, gdzie także prowadzi swój zespół naukowy. Swoje badania prowadził w uznanych międzynarodowych instytucjach takich jak: Peter MacCallum Cancer Centre, Melbourne, Australia; Instytucie Biomedycyny, Uniwersytet Aarhus, Dania; Karolinska Institute, Stockholm, Szwecja i Southampton University, Wielka Brytania. Dr Wojdacz jest także laureatem prestiżowego Marie Skłodowska-Curie individual fellowship. Poza pracą akademicką dr Wojdacz jest jednym z założycieli i prezesem duńskiej firmy, która oferuje testy diagnostyczne oparte na technologii, którą opracował i opatentował.