Pričamo sa dr Markom Đorđevićem
S obzirom da ste osnovne akademske studije završili u Beogradu, a svoje dalje usavršavanje nastavili u Sjedinjenim Američkim državama, možete li nam za početak reći nešto više o svom inostranom obrazovanju? Kako je to iskustvo oblikovalo Vašu karijeru?
Da, diplomirao sam na istraživačkom smeru teorijske fizike na Fizičkom fakultetu Univerziteta u Beogradu kao student generacije. Zapravo, interesovanje za fiziku traje od početka srednje skole. Na Međunarodnoj olimpijadi iz fizike u Kanberi (Australija) sam dobio bronzanu medalju u timu Savezne Republike Jugoslavije. Paralelno sam se zanimao i za biologiju, u osnovnoj skoli sam išao na takmičenja iz biologije, radio sam kod kuće i neke jednostavnije eksperimente iz biohemije. Na Univerzitetu Kolumbija sam doktorirao na departmanu za fiziku (čiji je osnivač bio naš Mihajlo Pupin i koji je upravo po njemu i dobio ime „Pupin labs”). Tema doktorske disertacije mi je bila iz biofizike i bioinformatike. Postdoktorske studije sam završio na Institutu za matematičku biologiju (Mathematical Biology Institute) u okviru Državnog univerziteta Ohaja, koji je jedan od matematičkih instituta osnovan od strane NSF (National Science Foundation). Na postdoku sam se bavio računskom sistemskom biologijom, dakle matematičkim modeliranjem bioloških sistema.
Kako biste opisali svoje putovanje do trenutne pozicije profesora na Biološkom fakultetu? Koliko se sistem obrazovanja razlikuje kod nas i u SAD-u?
U mom slučaju, ključna razlika je što je u to vreme (dok sam završavao studije na Fizičkom fakultetu) perspektiva interdisciplinarne nauke i obrazovanja bila praktično nepostojeća. Odnosno, moje osnovne studije su bile veoma zahtevne i dobro koncipirane, što se tiče fizike i matematike, ali praktično uopšte nisu pokrivale druge oblasti, a izbornih predmeta tada u obrazovnom sistemu nije bilo. U SAD-u je bilo drugačije, već tada se puno ulagalo u interdisciplinarnu nauku, čak su se od vrhunskih naučnika i glavnih agencija za finansiranje nauke uspostavljali i instituti posvećeni povezivanju različitih naučnih oblasti (kao što je Mathematical Biosciences Institute, koji sam iznad pomenuo). Ovo mi je omogućilo da povežem dve nauke koje volim, fiziku (naravno i matematiku) sa biologijom. To je naravno ključno odredilo moju dalju karijeru i kod nas se bavim i predajem upravo ovu tematiku, koja povezuje biologiju, fiziku, matematiku i programiranje.
Znamo da ste autor brojnih naučnih radova i da ste, između ostalog, deo velikih projekata. Koji su trenutni istraživački projekti na kojima radite?
Trenutno je moja grupa gotovo u potpunosti angažovana na Ideja q-bioBDS projektu Fonda za nauku, koji se bavi razumevanjem regulacije i dinamike odbrambenih sistema bakterija (bacterial defense systems), konkretno toksin-antitoksin, restrikciono-modifikacionim i CRISPR/Cas sistemima. Ovi sistemi modulišu barijeru za horizontalni transfer gena, uključujući i širenje gena za rezistenciju i patogenost bakterija. Samim tim je razumevanje njihove regulacije izuzetno važan, ali nažalost, veoma slabo istražen problem. Značajni rezultati koje smo do sada dobili su da ovi sistemi mogu biti bistabilni, odnosno da se pod odgovarajućim fiziološkim uslovima (kao što je npr. stres izazvan antibioticima) mogu naći u stanju sa vrlo različitom ekspresijom toksičnog molekula (restrikcionog enzima ili toksina) — ovo može dovesti do subpopulacije ćelija sa značajno olakšanim horizontalnim transferom gena ili ćelija koje su perzistentne na antibiotike. Kod CRISPR/Cas sistema smo predložili novi model njegove aktivacije, kao i uslove pod kojima aktivacija može da se desi dovoljno brzo da odbrani bakteriju od virusa. Matematičko i biofizičko modeliranje kombinujemo sa bioinformatičkom analizom bakterijskih sekvenci, pri čemu nam je osnovni cilj da ispitamo međusobne veze različitih odbrambenih sistema, kao i koliko su pretpostavke modela koje koristimo evoluciono konzervirane (odnosno šire validne od konkretnog sistema koji modeliramo).
Šta bi ste naveli kao najznačajnije dostignuće u Vašoj karijeri? Koji projakt bi ste izdvojili kao najzanimljiviji do sada?
Izdvojio bih naše istraživanje na širenju infektivnih bolesti u populaciji, koje smo radili tokom COVID-19 pandemije. Naime, od početka pandemije, veliki broj grupa iz računske biologije u svetu je krenuo da se bavi ovom tematikom, što je delom bila i stvar naučnog prestiža, budući da je trebalo brzo odgovoriti na potpuno novu naučnu tematiku. Mi smo oformili ad hoc istraživačku grupu za računsku biologiju COVID-19, koja je pored članova naše grupe uključivala i kolege sa Instituta za fiziku u Beogradu. Naš pristup je kombinovao (nelinearno) dinamičke modele širenja bolesti u populaciji sa mašinskim učenjem, što nam je omogućilo da postignemo kako mehanističko razumevanje problema (dinamički modeli), tako i mogućnost da pomoću mašinskog učenja uključimo heterogene i kompleksne uticaje (npr. različitih biotičkih i abiotičkih faktora), koje je vrlo teško uključiti u mehanističke modele. Sa ovim inovativnim pristupom smo postigli rezultate uporedive sa najboljim svetskim grupama, naime, objavili smo ukupno 10 radova u časopisima sa veoma visokim uticajem (prosečan IF 6.35). Sve u svemu, za nas je to bila jedna lepa i zanimljiva naučna avantura, kroz koju smo puno i naučili, pa bih zato i izdvojio ovo istraživanje.
U prethodnom periodu su se studenti Biološkog fakulteta izjasnili o interesovanju za otvaranje novog master modula — bioinformatika. Kolika je verovatnoća za njegovo otvaranje? Koje bi bile prednosti i potencijalni izazovi otvaranja takvog programa?
Znam za inicijativu studenata da bioinformatika postane obavezan predmet na četvrtoj godini, što smo i ispunili u novoj akreditaciji, iako imamo značajnih problema sa nastavnim kapacitetima u ovoj oblasti. Naime, samo dva nastavnika (docent dr Anđela Rodić i ja) pokrivamo čitavu fiziku na prvoj godini, deo osnova biofizike na drugoj godini, deo sistemske biologije i čitavu bioinformatiku na četvrtoj godini osnovnih studija. Ovome treba dodati i veći broj predmeta na master i doktorskim studijama. Gotovo je nemoguće organizovati kvalitetnu nastavu na ovakvim (relativno teškim) predmetima sa tako malim brojem nastavnika. Generalno, na fakultetu postoji interes da se bioinformatika širi, ali nažalost ne i mogućnost da se ozbiljnije uloži u nastavni kadar u ovoj oblasti. Iz tog razloga, otvaranje master modula iz bioinformatike trenutno prevazilazi kapacitete Biološkog fakulteta.
S obzirom da ste profesor na izbornom kursu četvrte godine osnovnih studija pod nazivom Osnovi bioinformatike, zanima nas kolika je zapravo, iz Vaše perspektive, zainteresovanost studenata za ovu granu nauke? Koje su prednosti i moguće primene bioinformatičkih alata i tehnika u nauci?
Osnovni izazov sa uvodnim kursem bioinformatike (kao i bioinformatike uopšte) je širina ove oblasti, koja zapravo obuhvata primenu računskih metoda u svim granama biologije. Zato se njen domen prostire po tematici na celu biologiju, a po primeni računskih tehnika, na mnoge grane informatike, matematike, fizike, hemije, inženjerskih nauka. Cilj kursa je zato da pokrije najšire korišćene bioinformatičke baze i metode iz perspektive korisnika, recimo istraživača koji treba da ih koristi u eksperimentalnoj laboratoriji, bez mnogo zalaženja u algoritamske i matematičke detalje. Takav koncept kursa je, verujem, dobro prihvaćen kod studenata, budući da nije preterano težak, a za uloženi trud studenti dobiju dosta praktično upotrebljivog znanja. Zapravo, svake godine predmet je popunjen do maksimalnog broja studenata (koji je određen brojem mesta u računarskoj laboratoriji). Kada kurs postane obavezan, plan nam je da bude nešto zahtevniji, odnosno da uključi više algoritamskih i statističkih sadržaja, za šta se nadamo da će biti dobro prihvaćeno, pošto i same bioinformatičke primene postaju sve zahtevnije.
Koliko studenata biologije iskazuje zainteresovanost za rad na Vašim projektima i da li, ukoliko neko želi, može da budeo deo Vaših istraživanja?
Tri člana moje grupe su završila BF i uspešno rade na našem istraživanju, kako na biološkim, tako i na računskim (matematika, fizika, programiranje) aspektima. Studenti se u naše istraživanje uključuju od master studija, tako da i studenti i mi možemo da vidimo da li nam odgovara dalja saradnja na doktorskim studijama, odnosno uključivanje u našu grupu. Po novoj akreditaciji, od ove godine kreće novi master modul „Biofizika sa računarskom biologijom”. Modul ima cilj da pokrije aspekte računske biologije vezane sa biofizikom, iz čega na fakultetu imamo značajniju nastavnu bazu (kako sa eksperimentalne, tako i računske strane), kao i veoma kvalitetne saradnike na institucijama van BF. Biofizika je inače oblast sa dugom i uspešnom istorijom na BF (čemu je, od osnivanja, moja grupa doprinela i sa računske strane), pa nam je ideja da na fakultetu stvorimo izuzetnost sa jednim od pristupa računskoj biologiji, konkretno biofizičkim. Prezentaciju master modula možete naći na linku ispod, a usmerenje iz računske biologije je predstavljeno na kraju prezentacije:
Po novoj akreditaciji smo reorganizovali i osnovne studije, tako da po prvi put imamo koherentan niz obaveznih predmeta iz onoga što mi zovemo kvantitativna/biofizička grupacija predmeta: fizika na prvoj godini, osnovi biofizike na drugoj godini, sistemska biologija i bioinformatika na četvrtoj godini. Bilo bi naravno lepo kada bi sve ovo bilo ispraćeno i jakim (biolozima prilagođenim) kursevima iz matematike, statistike i programiranja.
Osim nauke, koja su Vaša interesovanja i kako provodite svoje slobodno vreme?
Slobodno vreme koje imam provodim sa suprugom i decom. Ćerka svira klavir i bavi se solo pevanjem, pa sam preko toga još više zavoleo klasičnu muziku, koju sam i ranije voleo. Sina zanima nauka. Veoma je talentovan za matematiku, pa gledam da mu oko toga što više pomognem. Kada god možemo, vreme provodimo u pešačenju u prirodi, na Košutnjaku, Adi, Avali, ili u drugim krajevima Srbije. Od dede mi je ostala kuća koja je blizu Sokobanje i Rtnja, pa kada možemo, koristimo je kao bazu za izlete u prirodu.
Za sam kraj, koji su Vaši saveti za mlade istraživače koji žele uspešnu karijeru u nauci?
Mislim da je osnovni savet strpljenje i upornost. Imam utisak da su danas studenti opterećeni pritiskom da odu na što više praksi, da se što pre uključe u istraživanje, da što pre proizvedu značajnije naučne rezultate. To je naravno vrlo pozitivno, ali isplati se odvojiti vreme da se dobro nauče stvari, ne samo na osnovnim studijama, već i kasnije u karijeri, sve što čovek vidi da mu nedostaje. Drugim rečima, za kvalitetnog istraživača je važno da u onome što radi bude naučen, ne priučen, pored naravno drugih stvari kao što su inovativnost, motivacija, dobre ideje, marljiv i posvećen rad.
