Prof. Gliszczyńska: – Chemia jest kluczem do poznania żywych organizmów

W swojej pracy habilitacyjnej zajmowała się Pani biomodyfikacjami związków w kierunku ich aktywności antynowotworowej. Co chemik wnosi do medycyny i czego sam musi się nauczyć, jeśli chce prowadzić badania w tym właśnie obszarze?

Doskonałym odzwierciedleniem tego co chemik może wnieść do nauk medycznych są biogramy wybitnych naukowców. Ludwik Pasteur miał istotny wkład w rozwój bakteriologii i wirusologii, odkryte przez Marię Skłodowską-Curie pierwiastki promieniotwórcze znalazły zastosowanie w diagnostyce medycznej, a Linus Carl Pauling odkrywając przyczynę anemii sierpowatej stał się między innymi współtwórcą nauki o chorobach genetycznych. Jednoznacznym dowodem na użyteczność chemii w dziedzinie nauk medycznych są również przyznawane Nagrody Nobla w dziedzinie chemii bardzo często dotyczące obiektów biologicznych, których poznanie i określenie sposobu funkcjonowania są nawet ważniejsze dla medycyny, niż dla samej chemii. Niekiedy też technologie opracowane przez chemików służą nowatorskim rozwiązaniom w medycynie.

Jakim?

Takim przykładem jest ostatnia Nagroda Nobla w dziedzinie chemii, którą otrzymali Carolyn Bertozzi, Morten Meldal i Barry Sharpless za rozwój technologii „click chemistry” i chemii bioortogonalnej, które miejmy nadzieję już w niedalekiej przyszłości znajdą szerokie zastosowanie w farmacji i medycynie do opracowania leków przeciwnowotworowych idealnie nacelowanych na komórki rakowe. Tak się dzieje, ponieważ kluczem do zrozumienia złożoności funkcjonowania przyrody i organizmów żywych jest poznanie właśnie chemicznej natury i struktury związków odpowiadających za efekty biologiczne, co przynosi następnie wymierne korzyści w formie na przykład dokonującego się postępu w opracowaniu nowych, skutecznych terapii leczenia. A czego powinniśmy się nauczyć, chcąc prowadzić badania z zakresu chemii na rzecz biologii i medycyny? Przede wszystkim powinniśmy być na bieżąco z aktualnymi problemami badawczymi i stanem wiedzy z danego zakresu, by projektować związki i technologie użyteczne z punktu widzenia nowych terapii. Powinniśmy również współpracować w tym obszarze z naukowcami z innych dyscyplin.

Lipidy, fosfolipidy, nanocząstki, biomolekuły – kiedy chemia przestała dla Pani być tablicą Mendelejewa, prostymi reakcjami i liczeniem masy molowej?

Wszystko co istotne w tej materii rozpoczęło się dla mnie od realizacji pracy doktorskiej. To co definiuje prowadzone przez mnie badania naukowe od momentu rozpoczęcia doktoratu do chwili obecnej dotyczy chemii produktów naturalnych. Na etapie realizacji pracy doktorskiej zajmowałam się śledzeniem szlaków metabolicznych związków o budowie izoprenoidowej i otrzymywaniem na drodze biokatalizy z udziałem mikroorganizmów głównie grzybów strzępkowych i drożdży ich bioaktywnych pochodnych. Na etapie badań do pracy habilitacyjnej zajęłam się chemoenzymatycznymi modyfikacjami związków naturalnych z grupy damaskonów i jasmonianów zmierzającymi do opracowania nowej generacji biopestycydów przyjaznych środowisku i selektywnie redukujących populacje szkodliwych gatunków owadów oraz preparatów skutecznych w prewencji i terapii chorób nowotworowych w oparciu o zastosowanie związków terpenoidowych. Natomiast po habilitacji w centrum moich zainteresowań badawczych znalazły się fosfolipidy, a przede wszystkim możliwości jakie one stwarzają w opracowaniu metod ukierunkowanych na poprawę farmakodynamiki i farmakokinetyki związków polifenolowych będących składnikami żywności.

Polifenole to jedno z odkryć ostatnich lat. Występują naturalnie w większości owoców, mają działanie antyoksydacyjne, a więc neutralizują wolne rodniki. Dzisiaj wiemy, że to właśnie one są jednym z czynników odpowiadających za hamowanie procesów starzenia się organizmu i zmiany degeneracyjne prowadzące między innymi do nowotworów.

I jednocześnie z prozdrowotnych i terapeutycznych właściwości polifenoli występujących w żywności nie jesteśmy w stanie w pełni korzystać. Głównym ograniczeniem przy przyjmowaniu ich ze źródeł naturalnych jest niewielka przyswajalność – na poziomie zaledwie kilku procent. To wynik formy, w jakiej polifenole występują w produktach żywnościowych. Są związane z sacharydami, sterolami, poliaminami, glikoproteinami oraz ligninami wchodzącymi w skład ścian komórkowych. Wydawać by się więc mogło, że być może suplementowanie ich w formie wolnej będzie dobrym rozwiązaniem, ale i to nie przynosi oczekiwanych rezultatów ze względu na szybkość przemian metabolicznych, jakim podlegają związki polifenolowe po spożyciu. Efekty ich terapeutycznego działania można uzyskać stosując dopiero bardzo duże dawki przyjmowane w długim okresie.

Trudno jeść kilogramy skórki z winogron czy jabłek codziennie przez rok licząc na dobroczynne działanie tych związków.

I właśnie dlatego zaczęłam opracowywać metody otrzymywania lipidowych pochodnych fenylopropanoidów – by zwiększyć ich biodostępność, a tym samym potencjał prozdrowotny w organizmie. Istotna jest tu także możliwość rozszerzenia ich przemysłowego zastosowania również jako naturalnych antyoksydantów produktów żywnościowych, bo ograniczeniem jest ich słaba rozpuszczalność w matrycach lipidowych. Zajmowałam się więc syntezą chemiczną cząsteczek hybrydowych polifenoli i fosfolipidów, a po wykazaniu ich zwiększonego potencjału antynowotworowego i przeciwcukrzycowego w korelacji ze strukturą chemiczną kolejnym krokiem była optymalizacja technologii wytwarzania takich prozdrowotnych preparatów do fortyfikacji żywności w związki polifenolowe.

Co dzisiaj wiemy o fosfolipidach?

To nie tylko elementy struktur błonowych czy materiał energetyczny. To także związki zaangażowane w reakcje metaboliczne i neurologiczne. Regulują podstawowe procesy biologiczne i są efektywnymi nośnikami dla innych biomolekuł i leków. Mechanizmy działania fosfolipidów oraz rola, jaką pełnią na poziomie molekularnym, wskazują także na ich wysoki potencjał w profilaktyce i leczeniu chorób cywilizacyjnych takich jak nowotworowy, cukrzyca czy miażdżyca. Wciąż jednak wiedza dotycząca aktywowanych przez nie receptorów oraz szlaków sygnałowych jest niewystarczająca, choć związki te, a szczególnie fosfatydylocholina, którą znamy pod handlową nazwą lecytyna, są szeroko stosowane w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i kosmetycznym.

Chemia żywności jest nauką, która zajmuje się nie tylko składem surowców żywnościowych i końcowych produktów spożywczych. Bada także zachowanie i reakcje składników żywności oraz zmiany zachodzące w tych surowcach i końcowych produktach w różnych warunkach, a więc podczas ich produkcji, przechowywania czy przetwarzania

Lecytyna chyba kojarzy się głównie z suplementem wspomagającym pamięć.

To prawda, ale fosfolipidy wykorzystywane są na szeroką skalę w przemyśle jako emulgatory, stabilizatory, regulatory lepkości i płynności, środki przeciwdziałające rozpryskiwaniu tłuszczu podczas smażenia czy właśnie wspomniane nośniki biologicznie aktywnych substancji. Dla mnie to dopiero początek przygody z tymi związkami. W tej naukowej przygodzie wykorzystuję doświadczenie wyniesione z pracy nad modyfikacją struktury fosfolipidów i znajomość zależności strukturalnych uzyskanych cząsteczek hybrydowych od aktywności biologicznej. Sięgając po techniki nanotechnologii opracowuję aktualnie nanoformulacje naturalnych związków biologicznie aktywnych oraz nanostrukturalne nośniki lipidowe, w których enkapsulowane są stosowane klinicznie leki.

Enkapsulowane, czyli „zapakowane” w bezpieczny nośnik?

Tak, bo niektóre z nich ze względu na wysoką toksyczność czy niepożądane efekty uboczne nie mogły być dotąd stosowane mimo obiecujących wyników badań wstępnych wskazujących na ich właściwości wspomagania chemioterapii.

Dlaczego wybrała Pani właśnie chemię? I co tak naprawdę kryje się pod „chemią żywności i biokatalizą”?

Z wykształcenia jestem biotechnologiem, absolwentką naszej uczelni. A ówczesną Katedrę Chemii jako miejsce realizacji pracy magisterskiej i chemię wybrałam dlatego, że to właśnie chemia leży u podstaw każdej dziedziny życia i działalności człowieka. To badania w tej właśnie dziedzinie kształtowały i będą kształtować świat dookoła nas, pozwalając nam zrozumieć, jak on działa. Otrzymywanie nowych biomolekuł i odkrywanie zależności rządzących światem na poziomie cząsteczek i zachodzących między nimi reakcji jest po prostu fascynujące. A jeśli chodzi o chemię żywności to jest ona nauką, która zajmuje się nie tylko składem surowców żywnościowych i końcowych produktów spożywczych. Bada także zachowanie i reakcje składników żywności oraz zmiany zachodzące w tych surowcach i końcowych produktach w różnych warunkach, a więc podczas ich produkcji, przechowywania czy przetwarzania.

To ważne?

Oczywiście, bo ta wiedza wykorzystywana jest nie tylko w „prostej” technologii żywności, która dzisiaj wcale już taka prosta nie jest. Szeroko rozumiana chemia żywności wpływa również na kształtowanie właściwych nawyków żywieniowych, a jej znaczenie dla rozwoju sektora żywności funkcjonalnej, nutraceutyków i suplementów diety jest po prostu kluczowe.

Dlaczego?

Bo dzisiaj spoglądamy na żywność bardziej kompleksowo. Dostrzegamy jej dodatkowe fizjologiczne funkcje oraz wpływ jej składników na regulację ekspresji genów. To już nie jest tylko owsianka z jogurtem, orzechami i winogronami, ale polifenole, błonnik, tłuszcze nienasycone, żywe kolonie bakterii, słowem minifabryka chemiczna, która w określony sposób oddziałuje na nasz organizm, bo dostarcza takich a nie innych związków chemicznych. A my dzisiaj te związki możemy modyfikować tak, by były dla nas jeszcze lepsze.

Oprócz „chemii żywności” mamy też „biokatalizę”.

Biokataliza to podstawowe narzędzie w procesie biotechnologicznym, ważny dział współczesnej syntezy organicznej, zarówno w badaniach naukowych, jak i w przemyśle chemicznym czy farmaceutycznym. Obejmuje procesy prowadzone z udziałem całych komórek mikroorganizmów lub wyizolowanych enzymów, które są niezwykle ważne z punku widzenia produkcji określonych leków i substancji aktywnych, ale również opracowania metod degradacji zanieczyszczeń i zagospodarowania produktów odpadowych. W tym obszarze Katedra Chemii Żywności i Biokatalizy i jej trzeci kierownik prof. Antoni Siewiński ma swój ogromy udział. Profesor był pionierem, jeśli chodzi o prowadzenie biotransformacji w Polsce. Przywiózł do Katedry pomysł na ten typ badań z Politechniki Federalnej w Zurychu (ETH) i rozwijał je ze swoim zespołem mimo krytyki ze strony ówczesnego polskiego środowiska naukowego.

Pokora i bunt – na pozór się wykluczają, ale akurat naukowiec z jednej strony chyba powinien mieć w sobie pokorę wobec dokonań innych, w tym i poprzedników, ale też i odwagę przeciwstawienia się tym dokonaniom, by móc wejść na własną ścieżkę rozwoju. Jak to jest w Pani przypadku?

Nauka to bezsprzecznie proces oparty na dokonaniach poprzedników, które stają się dla kolejnych pokoleń punktem wyjścia i inspiracją do podejmowania określonych kierunków badań. Tak było w przypadku wspomnianego profesora Siewińskiego, który rozpoczął badania nad biotransformacjami, a my je kontynuujemy i rozwijamy. Widzę to więc jako proces dokładania kolejnych cegiełek do aktualnie istniejącego stanu wiedzy, który wpływa na silny rozwój danego nurtu lub przeciwnie obala dotychczasowe teorie. Dokonania poprzednich pokoleń w chemii zdumiewają mnie błyskotliwością stawianych tez i wysokim poziomem, szczególnie jeśli uświadomimy sobie, że nie dysponowały one takim zapleczem narzędzi analitycznych, z jakich my dzisiaj korzystamy. Jednocześnie praca naukowa uczy pokory i cierpliwości. Im więcej wiemy, przeczytamy, odkryjemy, tym mamy większą pokorę, zdając już sobie sprawę, ile tej wiedzy jeszcze pozostało do zgłębienia. Pokora jest też bardzo ważna, bo rodzi czujność w badaniach i pozwala dostrzec to, co czasem jest dziełem przypadku, a może dokonać przełomu na skalę światową. Tak przecież było w przypadku Aleksandra Fleminga, odkrywcy penicyliny, choć u niego prawdą jest stwierdzenie, że „szczęście sprzyja tylko pracowitym umysłom”. Jeśli zaś chodzi o bunt to należy go mieć w sobie w aspekcie przełamywania utartych, a niewłaściwych schematów i wytyczania nowych trendów.

Kto był Pani mistrzem?

Tak to już jest, że dobrzy nauczyciele rozpalają pasję do danego kierunku nauki i badań, determinując tym samym w jakimś stopniu naszą przyszłość. W moim przypadku był to prof. Czesław Wawrzeńczyk, który zainteresował mnie chemią produktów naturalnych, wskazując izoprenoidy jako obiekt badań. Nauczył mnie warsztatu pracy naukowca. Gdyby nie on z pewnością nie byłabym dzisiaj w tym miejscu, w którym jestem również w sensie dosłownym – poszukiwałam możliwości robienia doktoratu także w Gdańsku. Jego wiedza
z zakresu produktów naturalnych oraz syntezy organicznej, którą się dzielił, współpraca i rozmowy z prof. Wawrzeńczykiem sprawiły, że po obronie pracy doktorskiej potrafiłam być samodzielna. W aspekcie rozwoju naukowego i podejścia do badań naukowych wiele zawdzięczam również prof.  Peterowi Brodeliusowi, do którego pojechałam na staż podoktorski. Praca w jego zespole pozwoliła mi spojrzeć na badania naukowe oraz sposób prowadzenia zespołu z zupełnie innej perspektywy. Zatrudnił mnie do grantu ze względu na umiejętności syntezy produktów, których potrzebował do badań, ale później pracowałam u niego w projektach, które miały na celu wyjaśnienie mechanizmów zachodzących na poziomie komórki w roślinach. To kolejny dowód, że bez chemii ani rusz:) Przyznam, że doświadczenia wyniesione z tego okresu stały się dla mnie bardzo cenne.  

Nie tak dawno temu w ankietach studenckich została Pani wybrana najlepszym dydaktykiem. Jak się pracuje na taką ocenę?

Nie myślę o ankietach. Skupiam się na meritum, czyli rzetelnym wykonaniu powierzonego mi zadania, którym jest przekazanie w sposób jak najbardziej czytelny wiedzy, byciu sprawiedliwym i wymagającym. Zdaję sobie sprawę, że jako nauczyciel przekazuję studentom wiedzę i wiele ważnych wartości dla ich powodzenia w życiu zawodowym. Na zajęciach i wykładach staram się zmusić ich do myślenia, stawiania pytań i poszukiwania odpowiedzi. Największą nagrodą dla mnie jest obserwowanie efektów swojej pracy – kiedy zaczynam widzieć zainteresowanie tym, czego uczę, a to zainteresowanie „wybucha” dyskusjami po wykładach. A jeśli już mowa o ankietach, to z mojego punktu widzenia powinny one być inaczej skonstruowane.

Biotechnologia dokonała przełomu w badaniach naukowych chorób, diagnostyce i leczeniu. Bez niej nie powstałyby na przykład testy na HIV lub HCV. Dzięki niej możliwe jest wytwarzanie substancji aktywnych takich jak cytokiny, hormony, przeciwciała monoklonalne czy szczepionki.

Czyli jak?

Powinny dawać wykładowcom informację, jak się mogą doskonalić. Punkty takiej informacji nie dają. Zamiast wiedzieć, w jakim przedziale punktowym funkcjonujemy, lepiej byłoby się dowiedzieć, co możemy poprawić, by uzyskać maksymalne noty.  

Jaka Pani zdaniem powinna być dydaktyka akademicka? Co jest w niej wyzwaniem, a co obciążeniem?

W przypadku nauk przyrodniczych powinna dawać silne podstawy wiedzy z zakresu nauk ścisłych, a następnie rozwijać w danym kierunku w powiązaniu z tym, co dzieje się aktualnie zarówno na polu naukowym, jak i gospodarczym. W warunkach coraz łatwiejszego i szerszego dostępu do wiedzy wyzwaniem jest prowadzenie atrakcyjnie zajęć, bo ta atrakcyjność właśnie często decyduje o tym, czy studenci na wykłady chcą przychodzić i coś z nich wynoszą, a nie z trudem ukrywają znudzenie. W sytuacji, kiedy student ma dostęp do wiedzy podstawowej, zadaniem nauczyciela jest pomóc mu tę wiedzę uporządkować, wyjaśnić i utrwalić. Ale nauczyciel akademicki musi być też ekspertem, który świetnie orientuje się w najnowszych zagadnieniach naukowych. Tak więc role naukowca badacza i naukowca dydaktyka uczącego przedmiotów specjalizacyjnych przenikają się i uzupełniają. Nie można kształcić w najnowszych trendach nie prowadząc w nich badań.

Niedawno wygrała Pani konkurs na szefa Katedry Chemii Żywności i Biokatalizy. Czy i jak można pogodzić zarządzanie z pracą naukową?

Jestem szóstym kierownikiem katedry i pierwszą kobietą na tym stanowisku od początku jej powołania w 1952 roku. Moi poprzednicy doskonale udowodnili, że można bardzo dobrze godzić zarządzanie z pracą naukową. Choć przyznam, że czasy i sposób zarówno zarządzania, jak i prowadzenia badań naukowych zmieniły się w ostatnich latach diametralnie, szczególnie jeśli chodzi o tempo dokonujących się zmian. Myślę, że wszyscy obecni kierownicy poparliby mnie w stwierdzeniu, że dzisiaj, by rzetelnie wypełniać swoje zadania organizacyjno-administracyjne i prowadzić pracę w laboratorium, trzeba być bardzo dobrze zorganizowanym i trzeba działać na poziomie wielotorowym. W aspekcie zarządzania to niezwykle odpowiedzialne zadanie, które wymaga dużo sił i cierpliwości. Jeśli zaś chodzi o pracę naukową, kiedy jest w nas pasja do niej to dalej wszystko toczy się wokół nauki i jesteśmy w laboratorium.

Jest Pani członkinią Wiodącego Zespołu Badawczego Biotechnologia dla życia i przemysłu. Czym jest ta pierwsza, a czym ta druga?

Mam przyjemność być członkiem wiodącego zespołu badawczego, którego liderem jest prof. Zbigniew Lazar. Praca w zespole interdyscyplinarnym takim jak nasz niezwykle mocno stymuluje rozwój, rozwija kreatywność i podnosi poziom dyskusji oraz badań. Choć każdy z nas pracuje w swoim obszarze i realizuje własne badania, to łączenie ich wnosi nową jakość z pożytkiem dla tworzenia biotechnologicznych rozwiązań. W aspekcie biotechnologii dla życia zajmujemy się bioaktywnymi składnikami żywności, poszukiwaniem biotechnologicznych metod ich wytwarzania, modyfikowaniem mikroorganizmów i roślin do potrzeb produkcyjnych, modyfikowaniem składników żywności na poziomie cząsteczkowym, poszukiwaniem efektywnych systemów ich dostarczania, utylizacją zanieczyszczeń oraz produktów odpadowych przemysłu rolno-spożywczego. Proponowane technologie i rozwiązania mają natomiast służyć dla przemysłu, być dla niego atrakcyjne i innowacyjne.

Czy to właśnie biotechnologia zmienia współczesny świat?

Zdecydowanie tak i te zmiany już nastąpiły, a w obliczu grożących nam kryzysów takich jak zabezpieczenie zasobów żywności, utrzymanie zdrowia starzejących się społeczeństw, dostępności do bezpiecznych źródeł energii i surowców biotechnologia jest wręcz kluczowa. Najistotniejszym jej elementem było rozpoczęcie w 1990 roku w USA projektu rozszyfrowania ludzkiego genomu (ang. Human Genome Project, HGP). Biotechnologia dokonała przełomu w badaniach naukowych chorób, diagnostyce i leczeniu. Bez niej nie powstałyby na przykład testy na HIV lub HCV. Dzięki niej możliwe jest wytwarzanie substancji aktywnych takich jak cytokiny, hormony, przeciwciała monoklonalne czy szczepionki. W tym względzie mamy na koncie również sukcesy polskie. Jednym z nich jest uruchomienie w 2000 roku na skalę przemysłową produkcji rekombinowanej insuliny ludzkiej. Zatem możemy śmiało powiedzieć, że podejmowane przez biotechnologów działania mają na celu ulepszać nasze życie i sprawiać, że przemysł będzie w stanie tworzyć produkty, które będą jak najlepiej dopasowane do nas i naszych potrzeb z punktu widzenia zarówno żywieniowego, jak i terapeutycznego.  

rozmawiała Katarzyna Kaczorowska