MINIATURA 5 dla naukowców UPWr

• Dr Katarzyna Morka w swoim projekcie będzie sprawdzać, czy przynależność do biotypu ma znaczenie dla przetrwania i patogenności bakterii Yersinia enterocolitica w koncentracie krwinek czerwonych
• Bee cave i manekin pszczelej królowej – dr Ewa Popiela tymi metodami będzie sprawdzać, jak globalne ocieplenie może wpłynąć na płodność i zachowania godowe pszczół
• Dr Angelika Sysak w ramach dofinansowania będzie prowadzić badania w poszukiwaniu nowych leków immunomodulujących o niższej toksyczności
• Rak prostaty występuje tylko u ludzi i psów – dr Maciej Zacharski szuka przyczyn jego powstawania, prowadząc badania nad identyfikacją genów, których produkty są związane z patogenezą psiego raka prostaty
• Z produktów ubocznych przemysłu mięsnego, jakim jest np. skóra, dr Anna Pudło będzie pozyskiwać cenne bioskładniki, w tym kolagen i glikozaminoglikany

1 grudnia Narodowe Centrum Nauki opublikowało ostatnią listę rankingową konkursu MINIATURA 5. Wzięli w nim udział naukowcy, którzy nie kierowali dotąd grantami NCN. Wśród wyróżnionych znalazło się pięciu naukowców z UPWr, którzy łącznie otrzymają na swoje badania niemal 250 tys. złotych. 

Co łączy transfuzję i sepsę?

Dr Katarzyna Morka z Katedry Higieny Żywności i Ochrony Zdrowia Konsumenta otrzymała grant z konkursu MINIATURA 5 na prowadzenie badań dotyczących bakterii Yersinia enterocolitica. W nagrodzonym projekcie chce sprawdzić, czy przynależność do biotypu ma znaczenie dla przetrwania i patogenności tej bakterii w koncentracie krwinek czerwonych.

Transfuzja koncentratu krwinek czerwonych (KK.Cz) jest najczęściej przeprowadzaną procedurą medyczną, niejednokrotnie ratującą życie pacjentów. Przed przetoczeniem koncentratu nie bada się go jednak rutynowo na obecność mikroorganizmów i choć transfuzje zanieczyszczonymi mikrobiologicznie krwinkami czerwonymi są rzadkie, gdy się wydarzą, mogą prowadzić do ciężkich, a nawet śmiertelnych powikłań. Źródłem zakażenia mogą być zarówno bakterie występujące w organizmie człowieka, jak i szczepy bakterii powodujące choroby odzwierzęce np. Y. enterocolitica, która wywołuje jersiniozę jelitową. Po jej przebyciu, u wielu osób występuje bakteriemia, czyli bakteryjne zakażenie krwi, które często bywa niewykryte.

Pałeczki tej bakterii są odpowiedzialne za 46% przypadków sepsy po przetoczeniu KK.Cz. Badania wykazały, że pomimo przechowywania krwi w warunkach chłodniczych, Y. enterocolitica intensywnie namnaża się we wszystkich badanych koncentratach krwinek czerwonych. Innym patogenom do namnażania się potrzebne jest źródło zanieczyszczenia, takie jak skolonizowane szpitalne środowisko, worki z krwią czy probówki. Jednak w przypadku Y. enterocolitica potwierdzono, że głównym źródłem zakażenia jest dawca krwi.

Gatunek Y. enterocolitica obejmuje sześć biotypów różniących się poziomem patogenności wobec ludzi. Do tej pory zakładano, że wszystkie szczepy Y. enterocolitica w jednakowy sposób namnażają się w KK.Cz i nie brano pod uwagę możliwości wpływu biotypu na zdolność do przetrwania bakterii w tym środowisku. Dr Katarzyna Morka będzie badać szczepy należące do silnie patogennego bioserotypu l B/O:8, patogennego bioserotypu 4/0 :3 i 2/0:9 oraz szczepy niepatogennego biotypu lA.

Jej obserwacje wskazują, że szczepy wymienionych biotypów różnią się czasem rozmnażania w podłożach mikrobiologicznych. Może to w przysłości zostać identyfikatorem różnic w ich metabolizmie, które mogłyby wpłynąć na ich wzrost w koncentracie krwinek czerwonych. 

Globalne ocieplenie a płodność i zachowania godowe pszczół

Dr Ewa Popiela z Wiodącego Zespołu Badaczego ASc4Future w konkursie MINIATURA 5 uzyskała grant na badania dotyczące wpływu stresu termicznego na płodność i zachowania godowe trutni pszczoły miodnej.

Pszczoły są niezwykle istotne dla człowieka i całego ekosystemu, nie tylko dlatego, że produkują miód, ale przede wszystkim zapylają rośliny, które ludzie uprawiają do produkcji żywności. Zagrażają im jednak zmiany klimatyczne, które negatywnie wpływają na życie kolonii. Znaczącym stresorem dla rozwoju kolonii pszczół stają się na przykład zmieniające się warunki termiczne, które zaburzają ich przeznaczanie zasobów na termoregulację, czas trwania odchowu lęgu czy nasilają inwazje pasożytnicze. 

Bezpośredni wpływ wzrostu temperatury na rozwijające się i dorosłe pszczoły może mieć poważne konsekwencje. Zdolność trutni i matek do kojarzenia i produkowania płodnego potomstwa jest szczególnie wrażliwa na stres termiczny, ponieważ gamety łatwo ulegają uszkodzeniu, a nieudane lub bezpłodne loty godowe mogą doprowadzić do śmierci całej kolonii.

Dlatego dr Popiela podjęła się zbadania warunków odchowu trutni w różnych temperaturach, jakości ich nasienia, a także zdolności poznawczych. Jej badania będą polegały m.in. na poddaniu trutni testom w tzw. bee cave, czyli pszczelej jaskini, pod kątem określenia ich reakcji na bodźce wzrokowe. Bee cave jest urządzeniem przypominającym mikroplanetarium, które wyświetla wirtualną rzeczywistość,  testując zdolność lotu pszczół. Za pomocą pięciu rzutników wideo, zintegrowanych ze specjalnym oprogramowaniem do animacji, wyświetla 270° otoczenia wizualnego. Służy m.in. do testowania szybkości reakcji na zmiany strumienia optycznego, a także rejestrowania np. prędkości lotu. 

Z kolei za pomocą manekinu królowej z przynętą feromonową dr Ewa Popiela określi ilościowo udział trutni, poddanych i niepoddanych stresowi termicznemu, w kometach godowych w warunkach zbliżonych do naturalnych, zbierając trutnie z komet godowych zwabionych przez przynętę i porównując liczbę oznaczonych trutni z różnych reżimów temperaturowych.

Jej badania przyczynią się do lepszego zrozumienia wpływu zmian klimatu na kolonie pszczele.

Mniej toksyczne leki immunomodulujące

Dr Angelika Sysak, naukowczyni z Wiodącego Zespołu Badawczego WET-PPH, w ramach dofinansowania będzie prowadzić badania w poszukiwaniu nowych leków immunomodulujących o niższej toksyczności, badając aktywność immunomodulującą in vitro oraz mechanizm działania dwóch grup związków, które różnią się obecnością podstawników alifatycznych lub aromatycznych w tym samym miejscu cząsteczki. Okazuje się, że niewielkie różnice w budowie cząsteczki mogą determinować odmienny kierunek działania immunomodulującego pochodnych oksazolopirymidyny.

Chemia związków heterocyklicznych stała się ważną dziedziną w poszukiwaniu substancji o zastosowaniach praktycznych, w tym o potencjalnym przeznaczeniu terapeutycznym. Jedną z najbardziej obiecujących struktur heterocyklicznych jest pięcioczłonowy pierścień izoksazolowy zawierający w strukturze atom azotu i tlenu. Występuje zarówno w związkach pochodzenia naturalnego, jak i w syntetycznych związkach stosowanych w medycynie, jakimi są na przykład waldekoksyb, który należy do grupy niesterydowych leków przeciwzapalnych, leflunomid będący lekiem przeciwreumatycznym, czy kloksacylina –  półsyntetyczny antybiotyk z grupy penicylin. 

Dlatego ważne jest poszukiwanie nowych kandydatów na leki, których podstawową cechą będzie jak najmniejsza toksyczność, a pochodne izoksazolowe, z którymi pracuje dr Sysak, mają właśnie najczęściej niską cytotoksyczność i wykazują działanie przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe, przeciwnowotworowe, przeciwzapalne, przeciwcukrzycowe i immunomodulujące. Możliwości farmakologicznego sterowania wewnętrznymi mechanizmami układu odpornościowego człowieka i zwierząt prowadzą do znacznego postępu w terapii wielu schorzeń o podłożu immunologicznym. Leczenie tego typu chorób wymaga najczęściej długotrwałego stosowania leków, które często wywołują działania niepożądane, dlatego badania nad nowymi, mniej toksycznymi substancjami są istotne. 

W swoim projekcie dr Sysak planuje przeprowadzić dokładniejsze badania dotyczące działania immunomodulującego najbardziej aktywnych pochodnych oksazolopirymidyny. Uważa bowiem, że różnice w budowie tych związków wpływają ściśle na kierunek ich działania. Wyniki jej badań pozwolą wskazać populację komórek, których w największym stopniu dotyczy działanie immunomodulujące badanych pochodnych izoksazolowych, a także poszerzą wiedzę na temat mechanizmu ich działania i zależności między strukturą związków i kierunkiem ich działania. Pozwoli to w przyszłości dobrać odpowiedni, bardziej zaawansowany model zwierzęcy i zaplanować dalsze badania określające potencjał terapeutyczny tych pochodnych.

Dlaczego rak prostaty występuje tylko u ludzi i psów? 

Kolejnym naukowcem z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu wyróżnionym w konkursie MINIATURA 5 jest dr Maciej Zacharski z Wiodącego Zespołu Badawczego WET-PPH, który prowadzi badania nad identyfikacją genów, których produkty są związane z patogenezą psiego raka prostaty.

Rak prostaty u psów zwykle jest diagnozowany w zaawansowanym stadium, gdy jedynym środkiem terapeutycznym jest przedłużająca życie i podnosząca jego komfort prostatektomia. Co ciekawe, poza psami i ludźmi, raka prostaty nie stwierdza się u innych ssaków. U psów występuje jednak dość rzadko, podczas gdy u mężczyzn należu do najczęściej diagnozowanych nowotworów – jest w Polsce drugą najczęstszą przyczyną zgonów u mężczyzn, zaraz po raku płuc. 

U obu gatunków rak ten charakteryzuje się zbliżonym rozwojem choroby i podobnymi objawami klinicznymi. Psy, jako zwierzęta towarzyszące, narażone są na te same czynniki środowiskowe co ludzie, a podobieństwo genomów człowieka i psa czynią raka prostaty u psów dobrym modelem badawczym, dzięki któremu naukowcy mogą lepiej poznać procesy prowadzące do powstania raka prostaty u ludzi. 

Wyniki badań dr. Zacharskiego pozwolą na wytypowanie genów, których ekspresja na poziomie białka w tkankach nowotworów prostaty różni się poziomem ekspresji od próbek wyizolowanych z tkanki prostaty z łagodnym przerostem. Na podstawie tych wyników naukowiec opracuje kolejny projekt badawczy finansowany przez Narodowe Centrum Nauki. Jego celem będzie zbadanie funkcji i znaczenia patofizjologii raka prostaty w oparciu o modyfikowane genetycznie modele komórkowe ludzkiego i psiego raka otrzymane między innymi z wykorzystaniem własnych linii komórkowych.

Badania dr. Zacharskiego przybliżają możliwość, by w przyszłości przeprowadzić analogiczne analizy na materiale ludzkim. Pozwoli to na identyfikację wspólnych dla psa i człowieka profili ekspresji genów charakterystycznych dla raka prostaty.

Recyklingować można wszystko – nawet kolagen

Piątym naukowcem z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu nagrodzonym grantem z programu MINIATURA 5 jest dr Anna Pudło – członkini Wiodącego Zespołu Badawczego DroPOWER, która prowadzi badania w dyscyplinie technologia żywności i żywienia. Badania, na które dostała dofinansowanie dotyczą przywracania włókien kolagenowych w obecności proteoglikanów i siarczanu keratanu.

Tkanka chrzęstna, kostna oraz skóra to główne surowce uboczne przemysłu mięsnego. Zawierają one cenne bioskładniki, które warto odzyskiwać – w tym kolagen i glikozaminoglikany, np. siarczan chondroityny i siarczan keratanu, odpowiedzialne m.in. za utrzymanie zdrowia kości i stawów. Pozyskiwanie tych składników z odpadów można nazwać nowoczesną formą recyklingu, a najbardziej zaawansowaną technologią zagospodarowania kolagenu jest tworzenie włókien przez natywne formy tego białka w warunkach in vitro. Jest to w znacznym stopniu warunkowane przez interakcje białka z glikozaminoglikanami.

W swoim działaniu naukowym finansowanym z konkursu MINIATURA 5, dr Pudło planuje pozyskać z surowców ubocznych przemysłu mięsnego białka kolagenowe (w tym także kolagenu typu II) w formie natywnej, proteoglikany i glikozaminoglikany (głównie siarczan keratanu), a także rozpoznać ich właściwości fizykochemiczne. Chce też przeprowadzić i zbadać interakcję kolagenu z siarczanem keratanu w procesie przywracania natywnych włókien kolagenowych.

Dzięki badaniom dr Anny Pudło będzie można poznać szczegółową charakterystykę i właściwości funkcjonalne pozyskanych kompleksowych składników. Dane te będą podstawą do konstruowania założeń nowych projektów dotyczących tworzenia i analizy hydrożeli kolagenu i siarczanu keratanu oraz pozostałych glikozaminoglikanów, w tym budowania matryc wykorzystywanych w inżynierii tkankowej, medycynie czy w żywności.

is