BioExplor – innowacyjne rozwiązania dla medycyny i przemysłu

• Z wyizolowanych grzybów endofitycznych, zamieszkujących tkanki roślin, zespół naukowców otrzymał związki o obiecujących właściwościach antybakteryjnych, przeciwgrzybiczych, antyoksydacyjnych i antynowotworowych.
• Projekt BioExplor sięga działaniami poza medycynę, wkraczając w obszar biotechnologii przemysłowej. Zespół zidentyfikował grzyby zdolne do produkcji m.in. beta-karotenu i melaniny.
• Wśród osiągnięć zespołu projektu BioExplor jest też rozwój badań nad grzybem Monascus odpowiedzialnym za produkcję czerwonego biopigmentu, znajdującego szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym.
• Zespół naukowców zainicjował użycie nanotechnologii, by udoskonalić właściwości pigmentów pozyskiwanych z grzybów.

Odkrywanie bioaktywności grzybów endofitycznych

Prace badawcze zespołu rozpoczęły się od wyizolowania wielu unikatowych grzybów endofitycznych z roślin rosnących w Lesie Mokrzańskim położonym na obrzeżach Wrocławia. Te symbiotyczne organizmy zamieszkujące tkanki roślin, zostały wyizolowane, aby otrzymać z nich związki, które następnie zostały poddane ocenie pod kątem ich właściwości biologicznych. Wyniki uzyskane we współpracy z zespołem z Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu dostarczyły kandydatów o obiecujących właściwościach antybakteryjnych, przeciwgrzybiczych, antyoksydacyjnych i antynowotworowych. Odkrycia te nie ograniczają się jedynie do sfery akademickiej, a wskazują konkretną drogę do opracowania w przyszłości nowych leków przeciwko wielu chorobom, w tym nowotworom i infekcjom bakteryjnym.

Wraz z zespołem z Uniwersytetu Łódzkiego, naukowcy ocenili również ekstrakty z grzybów pod kątem potencjalnych efektów terapeutycznych ich działania na wybrane enzymy, m.in. monoaminooksydazę, acetylocholinoesterazę i butylocholinesterazę, które głównie występują w mózgu.

 – Analizujemy potencjał hamowania działania wspomnianych enzymów, ponieważ ich niekontrolowane stężenie w ciele człowieka może być przyczyną chorób, takich jak alzheimer. Z kolei hamowanie monoaminooksydazy wykazuje działanie antydepresyjne. Naszym celem jest więc wykrycie związków chemicznych, które odpowiadają za te efekty. Osiągnięte przez nas wyniki mogą stanowić podstawę do dalszych badań klinicznych – mówi dr El-Sayed (związany na stałe z Centrum Badań Nuklearnych Egipskiej Komisji Energii Atomowej) podkreślając, że badane ekstrakty zostały też ocenione pod kątem właściwości przeciwcukrzycowych i wykazały obiecujące wyniki. 

Od medycyny po biotechnologię przemysłową

Projekt BioExplor sięga działaniami poza medycynę, wkraczając w obszar biotechnologii przemysłowej. Zespół zidentyfikował grzyby zdolne do produkcji m.in. beta-karotenu i melaniny, biopigmentów cieszących się dużym zainteresowaniem przemysłowym ze względu na zastosowania w żywności, kosmetykach i innych produktach. 

– Wyizolowaliśmy nowego grzyba, który produkuje melaninę. Nazywam ją czarnym złotem, ponieważ ma duże znaczenie w przemyśle. Proces ekstrakcji melaniny z naturalnych źródeł jest skomplikowany i kosztowny. Nasz grzyb natomiast produkuje ten związek pozakomórkowo w znacznych ilościach, stanowiąc swoistą biofabrykę naturalnej melaniny – wyjaśnia dr El-Sayed.

Taka produkcja pigmentów oferuje nie tylko tańszą alternatywę dla tradycyjnych metod, ale jest też zgodna z zasadami zrównoważonego rozwoju. Jako podłoże hodowlane dla mikroorganizmów można potencjalnie wykorzystać bioodpady przemysłowe. To wspiera gospodarkę obiegu zamkniętego, wpisując się w Cele Zrównoważonego Rozwoju Unii Europejskiej.

Innowacje w produkcji naturalnych biopigmentów

Wśród osiągnięć zespołu projektu BioExplor jest też rozwój badań nad grzybem Monascus odpowiedzialnym za produkcję czerwonego biopigmentu, znajdującego szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym. Grzyb ten produkuje pomarańczowy, żółty i jasno-czerwony pigment, ale dzięki zastosowaniu promieniowania gamma, naukowcy zwiększyli jego zdolności do wytwarzania intensywnie czerwonego pigmentu, prezentując innowacyjną metodę udoskonalania procesów przemysłowych. Zespół BioExplor obecnie rozwija atrakcyjny dla konsumentów produkt – czerwony chleb – dzięki pigmentowi z grzyba, który po oczyszczeniu zostanie użyty jako barwnik do wyrobów piekarniczych.

Wykorzystanie zielonej nanotechnologii

Ponadto, zespół naukowców zainicjował użycie nanotechnologii, by udoskonalić właściwości pigmentów pozyskiwanych z grzybów. Ta innowacja może przyczynić się do opracowania bardziej efektywnych i trwalszych pigmentów dla różnorodnych branż. 

– We współpracy z zespołami z Katedry Fizyki i Biofizyki UPWr i Egipskiej Komisji Energii Atomowej rozwijamy nowe nanoprodukty z tych biopigmentów. Te innowacje mogą prowadzić do skuteczniejszych, stabilniejszych i ulepszonych funkcjonalnie pigmentów dla różnych gałęzi przemysłu. Dzięki wykorzystaniu tak innowacyjnych technologii, dany pigment mógłby zostać całkowicie zmodyfikowany i zyskać ulepszone właściwości funkcjonalne – mówi dr El-Sayed, podkreślając, że jest wdzięczny prof. Amra El-Hag Ali, przewodniczącemu Rady Egipskiej Komisji Energii Atomowej, za wsparcie.

W miarę rozwoju projektu otrzymane wyniki potwierdzają ogromny potencjał grzybów endofitycznych w rozwiązywaniu aktualnych wyzwań, od zdrowia po zrównoważony rozwój. Sukces projektu nie tylko rzuca światło na nieodkryty dotąd potencjał grzybów, ale także zachęca do dalszych badań nad zastosowaniem tych niezwykłych mikroorganizmów. – Projekt BioExplor uwypukla znaczenie inwestowania w różnorodne inicjatywy naukowe, korzystając zarówno ze wsparcia Narodowego Centrum Nauki jak i Unii Europejskiej w ramach programu Polonez Bis – dodaje naukowiec. 

– Pochodzę z Egiptu, gdzie większość obszarów zielonych jest uprawna, a krajobraz na tych terenach jest przeważnie rolniczy. Według mnie, tutaj, w Europie natura jest bardziej dzika, nietknięta. To znaczny kontrast w porównaniu do tego, do czego jestem przyzwyczajony. Tak narodził się pomysł na nasze badania i projekt BioExplor. W europejskich lasach żyje niezliczona ilość organizmów, które tylko czekają na odkrycie – mówi dr El Sayed o różnicy w bioróżnorodności między Egiptem a Polską.

Planując rozszerzenie badań poza ramy projektu BioExplor, dr El Sayed zamierza dalej badać potencjał społeczności grzybów endofitycznych, odkrywając nowe możliwości z niezagospodarowanego mykobiomu roślin leśnych w Europie.

• 

  Dr El Sayed Ali zajął III miejsce w konkursie Falling Walls Lab Wrocław

  Pochodzący z Egiptu naukowiec UPWr, dr El Sayed Ali zajął trzecie miejsce w konkursie Falling Walls Lab Wrocław dzięki swoim badaniom nad potencjałem mykobiomu flory leśnej i biopigmentami.

• 

  UPWr członkiem międzynarodowych projektów w programie Interreg Central Europe

  Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu będzie uczestniczyć w trzech nowych projektach międzynarodowych realizowanych w ramach Programu Interreg Central Europe finansowanego z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego. To foodCIRCUS, Climate_CRICES i URBIO BAUHAUS