Maailma parandamiseks tarvilike lahenduste loomiseks ei pea tingimata aastaid ülikoolis õppinud teadlane olema. Tartu ülikooli tehnoloogiainstituudis alles eelmisel aastal loodud sünteetilise bioloogia õppekava tudengid püüavad juba sel aastal nafta asemel suhkrutest plasti luua. Asendada keemilise tööstuse bioloogilise tööstusega.

Tudengite ja teadlaste rühma eesmärk on leida mitmetes polüeteenipõhiste plastide valmistamisel kasutatava eteeni tootmiseks keskkonnasõbralik ning jätkusuutlik teisend, mis oleks ka oma tootmise hinnalt konkurentsivõimeline.

Eriline on nende idee selle poolest, et tootmisprotsessis kasutatakse kaht erinevat pärmirakkude alampopulatsiooni, mille rollid eteeni tootmisel on täiesti erinevad. Esimene alampopulatsioon lagundab suhkrud etanooliks ning teine muudab etanooli eteeniks.

Eesmärk on panna alampopulatsioonid omavahel suhtlema: see viis on tõhusam kui ühe populatsiooni kasutamine. Nii ei koormata rakke üle konverteerimisprotsessiks vajaliku suures koguses ensüümide tootmisega. Projekti õnnestumise korral oleks võimalik sama süsteemi kasutada ka teiste kemikaalide tootmiseks.

Võistlev teadus

Üliõpilaste rühma koondav jõud on enam kui kümme aastat toimunud rahvusvaheline võistlus iGEM (International Genetically Engineered Machine). Massachussetsi tehnoloogiainstituudi korraldatud sünteetilise bioloogia valdkonna mõõduvõtu eesmärk on kasvatada järelkasvu ja samas tutvustada avalikkusele sünteetilise bioloogia pakutavaid võimalusi. Eesti osaleb sellel võistlusel esimest korda.

«Professor Ron Weiss, kes on üks MIT-i võistluse loojatest, räägib sellest, et ühe hooaja, ühe suve jooksul saavad tudengitest teadurid, et neil areneks õige teaduslik mõtlemisviis,» kirjeldas rühma juhendaja, doktorant Artemi Maljavin.

Seetõttu ei piirdugi võistkonna tegevus laboris nohisemisega, vaid neil tuleb võistlusel osalemiseks mitmel rindel tegus olla. «Üks tingimus ongi see, et sa pead oma projekti avalikkusele tutvustama. Selle raames käisime igasugustel üritustel, näiteks Tarkusenädalal, rääkisime ka teaduslaagris oma projektist ning samuti osalesime Teadlaste Öö festivalil, kus tegime töötubasid, õpetasime DNA-d võtma,» rääkis meeskonnaliige Alissa Agerova.

Peale eelmainitu pidi meeskond looma veebilehe, otsima sponsoreid ja suhtlema ka teiste rahvusvaheliste võistlejatega. «Me käisime Soomes, kus kuulasime, milles seisneb sealse meeskonna projekt, ja andsime oma soovitusi. Rääkisime enda kogemustest ja nemad aitasid meid oma veebilehega. Seda kõike selleks, et toimuks ülemaailmne koostöö ja areneksid ka asjakohased oskused,» sõnas meeskonna tegevust korraldav Ilona Faustova.

Tulevikuteadus

Ilona Faustova on ka loodusteaduste ja tehnoloogia bakalaureuseõppekava programmijuht. Sünteetilist bioloogiat kirjeldades toob Faustova näiteks arvutid. «Kui vanasti õppisime arvuteid programmeerima, siis nüüd õpime programmeerima elus rakke, et need käituksid nii, nagu meil on vaja,» ütles ta. Nii usutakse näiteks, et sünteetilise bioloogia abil võidetakse 10–15 aasta pärast vähkkasvaja. «Saame luua raku, mis otsib sinu organismis vähirakke ja lagundab need,» kirjeldas Faustova.

Artemi Maljavini sõnul on tegemist põhimõtteliselt inseneriteaduse ja geenitehnoloogia ühendamisega. «Inseneriteaduses on kõik paika pandud, on olemas moodulid, mida saab kokku panna ja süsteeme luua. Bioloogias on aga kõik natuke keerulisem, seal on kõik justkui ühes puljongis. Kui siin panna kaks ühesugust asja kokku, siis nad ei pruugi töötada nagu inseneriteaduses,» rääkis Maljavin.

Nii ongi võistlusprojekti üks eesmärke luua standardseid osakesi, mooduleid, mida süsteemide loomisel kasutada – neid nimetatakse biotellisteks (ingl bio-brick). Need tellised lähevad andmebaasi, USA-s asuvasse nn raamatukokku, kuhu selliseid mooduleid on kogunenud 5000.

Faustova sõnul on tegemist valdkonnaga, mis areneb praegu kiiresti ja on väga päevakorras. «Kõikides ulmefilmides, mida praegu näeme, kasutatakse väga palju sünteetilist bioloogiat. Näiteks ka uues filmis «Blade Runner 2049»,» tõi ta värske näite. Tema sõnul on iga projekti siht luua midagi, mis parandab maailma. Mõnel juhul ei pea isegi valmislahendust pakkuma, võib olla ka lihtsalt idee.

Maljavini sõnul on kõige selle kõrval positiivne ka see, et erinevalt tavaõppest, kus etteantud ülesande lahendus – selle õige soorituse korral – on ette teada, pole ise valitud probleemi lahendus tingimata teada. «Ka tegelikus maailmas ei õnnestu katsed esimesel korral,» rääkis doktorant.

Ettevõtted ja teadus

Valdkonna tähtsust mõistavad ka rahastajad ja ettevõtted. Võistluse üks tingimusi, sponsorite leidmine, on võistkonnal kenasti täidetud: leitud on juba mitu sponsorit. Sõlmimisel on lepingud mitme ettevõttega, millest kaks firmat tahavad vähemalt viis aastat koostööd teha. Samuti pakuvad nad praktikakohti, bakalaureuse- või magistritööde juhendamist ning teemasid. On olemas ka rahaline toetus.

«Üks on näiteks Graanul Invest, teine on Bioatlas ja peale nende on veel väiksemaid. Nad on väga huvitatud ja tahavad, et me oma projekti edasi arendaksime. Muidugi on nad huvitatud, et meie peamised projektid oleksid nende valdkondadega seotud. Aga samas jätame endale vabaduse valida,» rääkis programmijuht Faustova.

Ka iGEM-i võistluse käigus on valminud mitmeid edukaid iduettevõtteid. Üheks tuntumaks võib pidada Ginkgo Bioworksi, mis disainib mikroorganisme biokemikaalide tootmiseks. Eelmisel aastal investeeriti sellesse ettevõttesse üle 100 miljoni dollari.

Õppeteadus

Üliõpilastele on kogu senine protsess väga õpetlik olnud. Kui eelnevalt sai mainitud erinevaid tingimusi, mida edukaks võistlemiseks täita tuleks, siis kogu selle komplekti haldamine ja tööjaotuski on olnud eraldi proovikivi. Mitmed teised riigid on juba mitu korda võistelnud ja kogemusi kogunud, Eesti võistkond läheb alles esimest korda konkureerima.

«See on hästi lai võistlus ja meil on päris väike meeskond võrreldes teiste riikidega. Selles mõttes oli meil veidi raske jaotada töö nii, et kõik teeksid ühte kindlat asja,» ütles Alissa Agerova. Tema sõnul juhtus vahepeal nii, et iga võistkonnaliige pidi kõike tegema: rääkima sponsoritega, aitama katseid teha, üritusi korraldama jne.

Meeskonnaliige, geneetikatudeng Laura Laks leidis, et põhiline on õppida kõige paremini juhtima ja korraldusoskusi arendada: panna katsete graafikud paika ja neid järgida, saada veebileht õigeks ajaks valmis ning planeerida sealjuures aega.

Esmapilgul ehk pelutav ülesannete hulk on aga väärtuslik koolitus. «Tähtis ongi see, et saame katsetada hästi erinevaid asju. See on hea praktika bakalaureusetöö kirjutamiseks: teed katse ära ja pead siis selle nii sõnadesse panema, et ka teised sellest aru saaksid,» rääkis ta. Ilona Faustova sõnul aitaski see tudengitel aru saada, et teadus on midagi enamat kui pipeteerimine – kõik need teised tegevused käivad samuti teaduse juurde.

Peale selle, et meie võistkonnaliikmed said ja saavad veel end mitmekülgselt harida, annab võistlus võimaluse ka muud (teadus)ilma harida. «Me saame näidata ka muule maailmale, et on olemas Eesti ja et siin tehakse suuri ja häid asju, seega tutvustada end. See on äge,» leidis Ilona Faustova.