Wywiad z dr hab. Łukaszem Łaczmańskim „Bioinformatyka jako klucz do nowoczesnej biotechnologii”

Transkrypcja wywiadu:

Kamil Maciąg: Dzień dobry, witam serdecznie Panie Profesorze. Jest z nami Pan doktor habilitowany Łukasz Łaczmański, kierownik Laboratorium Genetyki i Bioinformatyki Instytutu Immunologii i Terapii Doświadczalnej im. Ludwika Hirschfelda we Wrocławiu, a także członek Zarządu Głównego Polskiego Towarzystwa Genetycznego.

Panie Profesorze jak Pan by przedstawił swoje doświadczenie w obszarze bioinformatyki? Czym się Pan zajmuje w tym obszarze?

Dr hab. Łukasz Łaczmański: Moje doświadczenie bioinformatyczne to jest takie kilkuletnie powiedzmy, czyli mniej więcej po habilitacji, którą zrobiłem czysto eksperymentalnie, postanowiłem troszeczkę zmienić obszar zainteresowania i zajęłam się bioinformatyką, natomiast i to jest takie trochę połączenie moich głównych zainteresowań, jeśli chodzi o genetykę człowieka i wykorzystanie różnego typu wysokoprzepustowych analiz do interpretacji różnych procesów zachodzących u człowieka. Głównie zajmujemy się w tej chwili oczywiście nowotworami, bo to jest taki topowy temat nie tylko w Polsce, ale i na świecie.

No i generalnie powiedzmy, że to takie były podstawy. Parę lat temu pojawiłem się w Instytucie Immunologii i Terapii Doświadczalnej – tutaj ówczesny dyrektor uwierzył, że będę w stanie poprowadzić taką grupę bioinformatyczną. Zaczęliśmy powoli działać, zajęliśmy się wysokoprzepustowym sekwencjonowaniem materiału genetycznego, czyli NGS-em, kupiliśmy sprzęt i rozpoczęliśmy pracę najpierw nad sekwencjonowaniem genomów wirusowych, potem bakteryjnych.

A w końcu doszliśmy do transkryptomiki, analiz egzonowych i pełnogenomowych człowieka. A mając dane pochodzące właśnie z tego wysokoprzepustowego sekwencjonowania, potrzebowaliśmy metod i ludzi, którzy by byli w stanie obrobić te dane, czyli złożyć odpowiednią sekwencję, a następnie przeprowadzić jakąś interpretację. No i tak udało się zbudować zespół i nabyć tego doświadczenia bioinformatycznego.

Kamil Maciąg: To była osoba czy jakieś szczególne wydarzenie, które skłoniło, że zajął się Pan bioinformatyką?

Dr hab. Łukasz Łaczmański: Trudno powiedzieć, na pewno nie osoba, myślę, że też niespecjalnie wydarzenie po prostu taka naturalna kolej rzeczy. W pewnym momencie doszedłem do tego, że zaczyna być dość łatwo, dość łatwo można produkować dane.

W tej chwili mamy naprawdę wysokoprzepustowe techniki, które umożliwiają bardzo łatwo i szybko czy przeprowadzić sekwencjonowanie genetyczne, czy jakąś analizę transkryptomiczną w dużej liczbie pacjentów. To już wcale nie jest takie drogie jak było kiedyś. Zobaczyłem, że jest pewna nisza, jeśli chodzi o analizę tych danych.

Także to myślę, że to taki… bardziej bym powiedział, że to był pewien proces myślowy i proces dojrzewania takiego naukowego, który spowodował, że przeanalizowałem to sobie i stwierdziłem, że bioinformatyka to jest to, co mogłoby być ciekawe, jeśli chodzi o dalsze działania naukowe. No i tak poszło.

Kamil Maciąg: A jak to zmieniło Pana pracę naukową przez pryzmat tych kilku lat, kiedy Pan się zajął bioinformatyką? Rozumiem, że pewnie mniej czasu spędza Pan w mokrym labie, ale jak to wpłynęło na Pana karierę naukową, pracę badawczą?

Dr hab. Łukasz Łaczmański: No tak, właściwie skończyłem pracę mokrą w labie od momentu, kiedy podjąłem taką decyzję. Na pewno tak, czasem mi tego brakuje, ale to już taka jest kolej rzeczy.

Na pewno wejście w tę część bioinformatyczną spowodowało bardzo mocny rozwój naukowy i to nie tylko mój, ale też i całego mojego zespołu. Bez tej części bioinformatycznej nie bylibyśmy tak daleko, nie wchodzilibyśmy w tak ciekawe projekty w tej chwili. I to też od strony laboratoryjnej, bo my w laboratorium już na dzień dzisiejszy nie tylko używamy technik wysokoprzepustowego sekwencjonowania, ale weszliśmy w edycję genów, wykorzystujemy CRISPR-Cas9, wykorzystujemy edytory par zasad. I bez tego wszystkiego nie bylibyśmy w stanie robić, gdybyśmy nie mieli dobrego warsztatu bioinformatycznego, więc to bardzo mocno wpłynęło, tak jak mówię, nie tylko na mnie, to po prostu cały zespół się rozwinął naukowo i mogę powiedzieć, że publikujemy na takim poziomie naprawdę mocno europejskim.

Kamil Maciąg: Czyli pomimo to, że ukończył Pan studia biotechnologiczne i nie miał wspólnego przez dużą część swojej pracy naukowej z bioinformatyką, to te kilka lat po rozpoczęciu prac z narzędziami bioinformatycznymi w dosyć dużym stopniu wpłynęło na dalszy rozwój.

Dr hab. Łukasz Łaczmański: Dokładnie, nie powiem, że nie miałem wcześniej do czynienia z informatyką, bo miałem. Informatyką się interesowałem od wielu, wielu lat. Nawet gdzieś tam pracowałem parę razy przy składaniu komputerów, pracowałem przy projektowaniu baz danych, prowadziłem zajęcia na przykład z projektowania baz danych, takie stricte informatyczne gdzieś tam w trakcie mojego działania zawodowego. Natomiast ta decyzja wejścia w bioinformatykę to była raczej kwestia takiego ukierunkowania gdzieś tam w konkretną stronę tych moich wcześniejszych zainteresowań i próba połączenia wiedzy biologicznej z tą częścią stricte informatyczną programowania, projektowania baz danych.

Czyli nasze główne zainteresowanie teraz kieruje się w stronę genetyki człowieka, a właściwie nowotworów i wykorzystujemy analizy bioinformatyczne do wyszukiwania potencjalnych celów terapeutycznych lub markerów terapeutycznych, ponieważ mamy taki duży projekt z Agencji Badań Medycznych do opracowania nowej terapii CAR-T w szpiczaku mnogim. To daje nam możliwości i finansowanie na to, żeby tego typu tematyką się zająć. I akurat jestem kierownikiem takiego dużego zadania bioinformatycznego, które właśnie ma na celu analizę profili ekspresyjnych komórek nowotworowych i wyszukiwania potencjalnych epitopów, które mogłyby być wykorzystane jako cele, jako targety do celowanej terapii CAR-T i to jest taki w tej chwili nasz główny sztandarowy projekt.

Dodatkowym projektem, którym też się zajmujemy, to jest wprowadzanie mutacji wykorzystywanie techniki CRISPR-Cas9 do celowanego wprowadzania mutacji w genach. Szczególnie skupiamy się na protoonkogenach, czy generalnie onkogenach w komórkach nowotworowych, żeby identyfikować też potencjalne cele terapeutyczne dla ewentualnej terapii genowej. Także to są takie główne kierunki wykorzystywania właśnie bioinformatyki do naszej takiej codziennej pracy laboratoryjnej.

Mamy też taki projekt, który właściwie rozpoczęliśmy i jest wyrazem takiego troszeczkę naszego zainteresowania. Mianowicie chcielibyśmy spróbować wymodelować in silico procesy enzymatyczne zachodzące w komórkach nowotworowych, tak żeby móc przeprowadzać analizę wpływu różnego typu leczenia, ale in silico, zanim jakby cały ten proces pójdzie do laboratorium tak, żeby troszeczkę obniżyć koszty czy zwiększyć potencjalne prawdopodobieństwo sukcesu już w samym laboratorium. Ale to jest taki w powijakach projekt dość trudny z wykorzystaniem algorytmu sztucznej inteligencji do zbudowania takiego modelu ogólnokomórkowego.

Kamil Maciąg: Brzmi jak potężne wyzwanie.

Dr hab. Łukasz Łaczmański: No na pewno jest potężne, tak.

Kamil Maciąg: A co generalnie bioinformatyka dużo zmieniła w życiu biotechnologa?

Dr hab. Łukasz Łaczmański: Oj, myślę, że diametralnie zmieniła postrzeganie biotechnologii jako nauki. W tej chwili wydaje mi się, że bez bioinformatyki jest bardzo trudno zrobić cokolwiek.

Kamil Maciąg: Gdzie widzi Pan granice bioinformatyki, dzisiaj, kiedy modele sztucznej inteligencji praktycznie co kwartał pojawiają się nowe, które sprawiają wrażenie, że zmieniają o 180 stopni bieżącą rzeczywistość.

Dr hab. Łukasz Łaczmański: Dlatego nie widzę tej granicy, bo tutaj jest tonauka, która się będzie rozwijać stale. Oczywiście pewnie będziemy się ukierunkowywać na różne cele i to też jest rzecz normalna, natomiast rozpoczęliśmy tę przygodę z bioinformatyką i ona będzie trwała, póki będziemy mieć dane do analizy, to będziemy je analizować. A wygląda to, że będziemy ich analizować coraz więcej, bo coraz więcej produkujemy danych i to się też troszeczkę napędza. Oczywiście niesie to za sobą też sporo ryzyka takiego naukowego, bo mając dużo danych łatwo też jest zboczyć, jeśli chodzi o interpretację tych danych, ale tutaj nowe wchodzące algorytmy nam pomagają żebyśmy jednak dali radę. Sztuczna inteligencja na pewno bardzo mocno tutaj zmieni proces postrzegania. Już coraz częściej wśród znajomych mówimy, że chociażby takie analizy, może nie proste, ale standardowo, które wykonujemy w laboratorium alignment do sekwencji referencyjnej, a następnie typowanie wariantów i określanie ich patogenności, że już niedługo tu nie będziemy potrzebni, nie będzie się tego robić ręcznie tylko przejmie tutaj te zadania sztuczna inteligencja, bo jak najbardziej myślę, że już niedługo będzie w stanie.

Kamil Maciąg: A w związku z tak projektami, które Państwo realizują, rozważa Pan rozbudowę zespołu o kolejne osoby, o innych kompetencjach, o innych możliwościach, powiększanie potencjału kadrowego, czy raczej specjalizujecie się bardziej w zakresie nowych narzędzi bioinformatycznych algorytmów?

Dr hab. Łukasz Łaczmański: Rąk do pracy zawsze nam brakuje, także oczywiście bardzo chcielibyśmy się rozwijać i na pewno będziemy.

Oczywiście tutaj zderzamy się z rzeczywistością, czyli z finansowaniem badań naukowych w naszym kraju, ze sposobem finansowania, więc tutaj tak naprawdę rozwój laboratorium jest ściśle uzależniony od posiadania projektów naukowych, finansowanych ze źródeł zewnętrznych, więc oczywiście tak, piszemy takie projekty, granty, czasem dostajemy, czasem nie, ale myślę, że jak będziemy je dostawać to też będziemy mieć pieniądze na to, żeby zatrudniać ludzi i na pewno będziemy ich zatrudniać, bo tutaj potencjał informatyczny jest jeszcze cały czas duży, a my tutaj mamy mnóstwo pracy, więc myślę, że tak będziemy się rozwijać.

Kamil Maciąg: A jeżeli chodzi o kompetencje osób, które potencjalnie mogą być zatrudnione w Pana zespole. Jakby Pan sprecyzował jakieś takie główne wytyczne, główne kompetencje, które potencjalny kandydat bądź kandydatka powinna spełniać?

Dr hab. Łukasz Łaczmański: To jest różnie, bo znaczy tak. Moje laboratorium jest dość specyficznym laboratorium, nawet jeśli chodzi o warunki polskie, dlatego że my mamy jakby podwójną kompetencję, czyli my mamy zarówno tą część tak zwaną mokrą wetlab, jak i zespół bioinformatyczny, czyli tak naprawdę analizujemy w 80 czy 90 procentach dane nasze, swoje, co nie jest tak do końca jeszcze popularne w Polsce.

Oczywiście u nas zarówno zatrudniamy osoby do laboratorium, jak i bioinformatyków. Też często sięgam po osoby, które są na pograniczu, czyli takie, które mają doświadczenie laboratoryjne, ale lubią też pracować w bioinformatyce, bo to zawsze jest dobre, jeśli chodzi o analizę danych, to znaczy, ja zawsze powtarzam moim studentom, bo wykładam też na bioinformatyce na Uniwersytecie Przyrodniczym we Wrocławiu, zawsze powtarzam moim studentom, że analiza danych bez backgroundu laboratoryjnego nie ma sensu, a co gorzej może prowadzić do błędnej interpretacji. Także i to też, nawet zatrudniając u mnie bioinformatyków, oni zawsze, jeśli nie mają tego backgroundu laboratoryjnego, to staramy się im go przekazać.

I też współpraca pomiędzy osobami z laboratorium a bioinformatykami jest ścisła. To znaczy to są osoby, które się właściwie kontaktują, codziennie na wielu poziomach, ze względu na to, że żeby dobrze przeprowadzić analizę bioinformatyczną, żeby wyciągnąć odpowiednie wnioski, trzeba mieć tą wiedzę biologiczną ugruntowaną, ale też wiedzę o tym, w jaki sposób dane, które się interpretuje, zostały uzyskane.

Jakimi technikami, bardzo często, jakimi zestawami, bo to też zależy, wtedy ścieżka analityczna, więc to połączenie wetlabu z pracą in silico musi być naprawdę bardzo ścisłe.

Kamil Maciąg: A jakby Pan podsumował, dlaczego warto, aby biolodzy czy biotechnolodzy czy osoby reprezentujące nauki przyrodnicze zaczęli korzystać z narzędzi bioinformatycznych.

Co to dla nich może oznaczać taka zmiana i w którym kierunku to powinno być realizowane?

Dr hab. Łukasz Łaczmański: Dokładnie chciałbym nawiązać do tego, co powiedziałem wcześniej, czyli żeby… Bioinformatyka jest nauką, która tak naprawdę łączy dwie przestrzenie, czyli tę część laboratoryjną z częścią analityczną. I osoba, która, żeby móc rozwiązać pewien problem bioinformatyczny, trzeba umieć zadać odpowiednie pytania.

W momencie, kiedy mamy naprawdę dużą ilość danych otrzymanych metodami wysokoprzepustowymi, to tym bardziej pytania, które chcemy zadać, na które chcemy uzyskać odpowiedzi, muszą być bardzo precyzyjne. A to z kolei wymaga gruntownej wiedzy biologicznej, czyli to połączenie biologii, biotechnologii z bioinformatyką musi być bardzo ściśle.

Oczywiście dobrym rozwiązaniem jest tego typu, jeżeli mamy w jednym zespole zarówno bioinformatyków, jak i biologów, którzy nawzajem się kontaktują, przekazują sobie informacje, ale moim zdaniem to też wymaga takiego działania i takiego zrozumienia zarówno z jednej, jak i z drugiej strony, jakby punktu widzenia tej drugiej strony.

Czyli bioinformatycy, którzy pracują nad danymi, muszą rozumieć część laboratoryjną, ale również biolodzy, którzy wykonują eksperymenty muszą wiedzieć, w jaki sposób te dane będą analizowane. Dlatego od lat już mówię i przekonuję, że pracując w laboratorium powinniśmy wiedzieć, w jaki sposób te dane mogą być analizowane, jakimi technikami dysponujemy, umieć tego typu analizy wykonywać, też po to, żeby lepiej pracować w laboratorium, bo jeżeli wiedząc, w jaki sposób wykonywane są analizy bioinformatyczne i jak są wykorzystywane dane, które generujemy w laboratorium, łatwiej jest nam dopracować odpowiedni manualny warsztat laboratoryjny do tego, co chcemy uzyskać.

Więc to są naprawdę bardzo ściśle przenikające się światy i jeżeli chcemy robić ciekawe rzeczy i dobrze je interpretować, no to niestety musimy działać na pograniczu właśnie i bioinformatyki, i biologii.

Kamil Maciąg: Od ponad roku organizujemy wspólnie warsztaty pod zbiorczą nazwą, wspólnym członem „Bioinformatyka dla Biologów”. Dla kogo te warsztaty są dedykowane? Komu by Pan je polecił?

Dr hab. Łukasz Łaczmański: Tak naprawdę to ja bym je polecił wszystkim. Wszystkim biologiom, wszystkim tym, którzy pracują w laboratoriach i generują dane. Po to, żeby oni mogli właśnie poznać, w jaki sposób te dane mogą być analizowane, żeby zrozumieli ten proces, bo to im pomoże w doborze zarówno narzędzi różnych badawczych w laboratorium, jak i ustawienia sobie dobrego warsztatu pracy, ale co więcej, w momencie kiedy wykonają jakąś pracę laboratoryjną, to oczywiście robią to po to, żeby udowodnić pewną postawioną hipotezę. Więc łatwiej jest też postawić hipotezę, jeżeli wiemy, w jaki sposób będziemy ją udowadniać.

I to nie tylko od strony stricte laboratoryjnej, ale też od tej części analitycznej. No i te warsztaty staram się opracować w ten sposób, żeby one pomagały osobom czy biologom na różnych etapach ich przygody z bioinformatyką. One są od takich bardzo podstawowych, teraz opracowujemy takie warsztaty dotyczące analizy, już zupełnych podstaw typu zrozumienie systemu operacyjnego Linux, czy w jaki sposób przygotowuje się biblioteki NGS-owe, jakie są platformy do NGS-u, jakie dane generuje wysokoprzepustowe sekwencjonowanie, po bardziej już zaawansowane typu adnotacje wariantów czy alignment do sekwencji referencyjnej, anotacje wariantów, analiza transkryptomiczna czy analiza metagenomiczna.

Także chciałbym, żeby taki jest mój pomysł, taka jest moja idea prowadzenia tych warsztatów tych szkoleń, aby one mogły zobrazować pełną ścieżkę analityczną i aby one pomogły w zrozumieniu dla takich osób, które do tej pory z analizą danych niewiele miały wspólnego, ale mogły poprzez kolejne uczestnictwo w kolejnych warsztatach wzbogacać swoją wiedzę i lepiej wykorzystywać ją później w swojej pracy naukowej.

Kamil Maciąg: Dziękuję. Panie Profesorze, tak z naszej rozmowy wypływa taka jedna myśl dla mnie, czy można z tego wnioskować, że tak naprawdę prowadzenie badań z obszaru biologii, biotechnologii czy szeroko rozumianych nauk przyrodniczych prędzej czy później i tak będzie wskazane czy też niezbędne korzystanie z narzędzi bioinformatycznych?

Dr hab. Łukasz Łaczmański: Tak to wygląda. Myślę, że tak. To znaczy już w tej chwili jest tak, że bez dobrej analizy bioinformatycznej wielu rzeczy nie da się zrobić i oczywiście różnie sobie z tym radzimy. Jest część osób, jest takich, które chcą się uczyć i dzięki temu mieć zapewnione te analizy. Jest sporo jednostek takich, które po prostu wchodzą we współpracę z jednostkami bioinformatycznymi.

Jest część osób, które analizy bioinformatyczne outsourcuje i powiem szczerze, że moim zdaniem jest to najgorsze wyjście z sytuacji, bo tak jak powiedziałem trudno jest opracować i udowodnić dobrą hipotezę, jeżeli się analizy wysyła do kogoś, kto nie widział, w jaki sposób dane zostały pozyskane. Także tutaj tych możliwości jest kilka i wydaje mi się, że już nowoczesna biotechnologia bez bioinformatyki przestaje mieć rację bytu.

Kamil Maciąg: Czyli za moment to będzie takie podstawowe narzędzie, jak umiejętność obsługi pipet.

Dr hab. Łukasz Łaczmański: Dokładnie.

Kamil Maciąg: Dziękuję Panie Profesorze. Życzę powodzenia w wyprowadzonych projektach badaniach i liczymy na dużo sukcesów.

Dr hab. Łukasz Łaczmański: Dziękuję bardzo.