Prof. Olejniczak: – Biotransformacje to nasza przyszłość

Odebrała Pani profesurę belwederską – to zwieńczenie ścieżki kariery naukowej czy raczej kolejny etap?

Mam nadzieję, że to nie jest koniec. Mam przed sobą jeszcze kilkanaście lat pracy. Uważam, że wiele zależy ode mnie i mojego zaangażowania. Wypromowałam trzech doktorów, w recenzjach jest czwarty doktorat. W laboratorium pracują nowi doktoranci i studenci. Mój najbliższy współpracownik dr inż. hab. Filip Boratyński jest na rocznym stażu w Mediolanie, jest też tam moja doktorantka – takie wyjazdy rozwijają naukowo. Wyzwaniem jest też powstanie nowej dyscypliny: biologia oraz Wiodące Zespoły Badawcze.

Specjalizujecie się w biotransformacjach, czyli?

Biotransformacje definiuję, jako: katalizowane przez enzymy reakcje chemiczne, w których przekształceniu ulega określony fragment substratu i są one realizowane są w wielu grupach badawczych. Nadal mają one w przeważającej części charakter badań podstawowych i nieliczne wdrożenia. Biotransformacje są również niezwykle użytecznym narzędziem do poznawania metabolizmu ksenobiotyków w układach żywych z zachowaniem charakterystycznych dla enzymów zalet takich jak: chemo-, regio-, stereoselektywność. Procedura brzmi prosto, ale są to badania interdyscyplinarne obejmujące mikrobiologię, biochemię, enzymologie, metody analityczne i spektroskopowe. W badaniach niezbędne są komory laminarne, bioreaktory, wirówki, chromatografy gazowe, cieczowe, także te wyposażone w detektory MS. Sprzęt kosztuje miliony, ale bez niego nie sposób prowadzić badań a jeżeli chcemy się rozwijać potrzebujemy więcej.

Po co się robi takie rzeczy?

To nasza przyszłość. Tak będziemy produkować leki, składniki żywności, kosmetyki. Obecnie szansą na rozwój biotransformacji jest rynek produktów spożywczych i farmaceutycznych nieustannie poszukujący nowych, najchętniej naturalnych związków o wysokim potencjale biologicznym. Nie bez znaczenia jest opis procesu biotransformacji, jako naturalnego, ekologicznego, wpisującego się w zasady green chemistry. Biotransformacje stanowią atrakcyjną alternatywę dla izolacji lub chemicznych metod syntezy naturalnych związków, pozwalając równocześnie na zachowanie statusu produktu naturalnego zgodnie z dyrektywą Unii Europejskiej EU 88/388/EEC. Dla mnie – z naukowego punktu widzenia – najważniejszą jest czystość optyczna, cecha produktów wytwarzanych enzymatycznie. W aptekach sprzedawany jest nieaktywny optycznie ibuprom, bo taki otrzymywany jest w syntezie chemicznej. Zastosowanie biotransformacji umożliwia otrzymanie optycznego czystego izomeru S trzydziestokrotnie aktywniejszego od tej mieszaniny otrzymywanej chemicznie. To zaś oznacza, że przy zmniejszonej dawce leku mamy tę samą skuteczność i większą ochronę wątroby.

Interesują Panią badania nad lekami?

To był przykład. Oczywiście, w grupie, w której pracuję, są osoby, które zajmują się steroidami, doskonale rozwijają się badania nad flawonoidami, a ja się zajmuję laktonami ftalidowymi.

Czyli?

Laktony ftalidowe to metabolity roślin z rodziny Apiaceae Lindl. w tym lubczyka lekarskiego, dzięgla chińskiego, selera zwyczajnego i pietruszki zwyczajnej. Roślin używanych nie tylko jako aromatyczne warzywa, ale również w ziołolecznictwie, szczególnie w chińskiej medycynie ludowej. Udokumentowano ponad 70 struktur tych laktonów i przeprowadzano z nimi testy biologiczne. Te najbardziej znane to 3-n-butyloftalid nadający selerowi charakterystyczny zapach, reguluje ciśnienie krwi, wykazuje aktywność fungistatyczną. Sedanolid A i jego dihydroksylowa pochodna są inhibitorami topoizomerazy I i II, enzymów umożliwiających replikację i transkrypcję DNA. Zablokowanie topoizomeraz powoduje, że komórki nowotworowe nie namnażają się. Trwają badania nad zastosowaniem laktonu NG-072 izolowanego z A. graveolens, jako leku łagodzącego objawy choroby Alzheimera. Wiele z wyizolowanych struktur ma budowę dimerów, tak jak na przykład 3,8-dihydrodiligustilid o aktywności zbliżonej do progesteronu. Natomiast ja chętnie opowiadam studentom o 3-butylidenoftalidzie występującym w korzeniu lubczyku, może nie ma on poetyckiej nazwy, ale podobno, według mitologii, wywołał miłość Tristana do Izoldy.

Mila ze „Starej baśni” Kraszewskiego też sięgnęła po lubczyk. Dała Domanowi miodu z wywarem z lubczyku do wypicia, ale wydaje mi się, że powinna była dać mu rosołu…

Korzeń ma inny skład niż liście. W liściach, które ze względu na charakterystyczny zapach i smak dodajemy do zup, tego związku prawie nie ma. Od kilku lat selekcjonuję mikroorganizmy zdolne do syntezy laktonów ftalidowych. Zgłosiłam do ochrony patentowej kilka rozwiązań. Mając liczną grupę laktonów ftalidowych oceniam ich aktywność biologiczną: przede wszystkim fungistatyczną, ale okryłam, że niektóre z nich są inhibitorami kiełkowania nasion czy aktywują amylazę trzustkowa.  

Wybrała Pani studia chemiczne na Uniwersytecie, bo?

Bo się zakochałam.

W chemiku?

Rzeczywiście mam męża chemika, ale zakochałam się pod koniec liceum w chemii kwantowej. Swoją fascynację zakończyłam na rotatorze sztywnym studni potencjału. Kwantowy rotator to model w mechanice kwantowej, gdzie występuje układ dwóch cząstek, związanych ze sobą. Może on się obracać w przestrzeni, podczas gdy odległość pomiędzy cząstkami się nie zmienia. Tę zależność przedstawia równanie Schroedingera, tego od słynnego kota, który jednocześnie jest i go nie ma. Studnia potencjału to rejon otaczający minimum lokalne energii potencjalnej, a studnia kwantowa to studnia potencjału, która ogranicza przestrzennie cząstki poprzez bariery. Studnia może być nieskończona, a ja w sposób absolutnie skończony na tych kwantach poległam.

Ale wytrwała Pani na chemii.

Oczywiście. Kolejny moim wyborem był blok przedmiotów: chemia organiczna, biochemia, związki naturalne, metody analizy strukturalnej związków i tym zagadnieniom jestem wierna do dziś. Pracę dyplomową: pt. „Synteza tripeptydowych analogów proktoliny” wykonałam w Zakładzie Białek i Peptydów pod opieką prof. dr hab. Danuty Konopińskiej. Badania dotyczyły pentapeptydu (Arg-Tyr-Leu-Pro-Thr), wyizolowanego z jelita tylnego (proctodeum) karaczana Periplaneta americana. Ten neuropeptyd jest istotnym czynnikiem przewodzenia nerwowego u owadów i zwierząt niższych. Wywołuje on również efekty immunomodulujące u ssaków, przywracając naturalny poziom fagocytozy uszkodzonym granulocytom pochodzącym z krwi dzieci chorych na leukemię (acute lymphoblastic leukemie, ALL).

I co dalej?

W 1991 roku zostałam zatrudniona na stanowisku asystenta w Katedrze Chemii Wydziału Nauk o Żywności naszej uczelni w grupie badawczej kierowanej przez prof. Czesława Wawrzeńczyka. Tematyka badawcza prof. Wawrzeńczyka związana była z naturalnymi związkami wytwarzanymi przez owady oraz metabolitami roślin wpływającymi na rozwój i żerowanie owadów. W tym okresie mojej pracy zdobyłam doświadczenie mikrobiologiczne dzięki wsparciu pracowników mojego wydziału, dr inż. Reginy Stępniewicz i merytorycznym uwagom prof. Ewy Wojtatowicz. W trakcie dwusemestralnego stażu na Uniwersytecie w Gandawie w Belgii w zespole prof. Jozefa Van Beeumena zapoznałam się również z wieloma technikami biologii molekularnej. Przekształceń mikrobiologicznych uczyłam się od moich kolegów w Katedrze. Ogromnym wsparciem były dla mnie panie prof. Agnieszka Mironowicz  i Jadwiga Dmochowska–Gładysz. W większości publikowanych przeze mnie prac można wyróżnić dwa następujące nurty badawcze: zastosowanie biotransformacji, jako alternatywnej do izolacji lub syntezy chemicznej metody otrzymywania chiralnych biologicznie aktywnych związków oraz selekcja tak otrzymanych związków do ochrony produktów rolnych i żywności przed owadami i pospolitymi fitopatogenicznymi grzybami.

To właściwie kim Pani jest w sensie naukowym?

Mam solidne wykształcenie chemiczne, niezbędne w analityce i określaniu struktury, pomocne w rozważaniach o wpływie struktury związku na jego aktywność biologiczną. Dzięki chemii organicznej i biochemii potrafię zaproponować mechanizm procesu. Lubię hodować mikroorganizmy, żyją, rosną i są piękne. Nadal niecierpliwie czekam na wyniki eksperymentów. Czuję się biotechnologiem, czyli jednak bardziej biologiem niż chemikiem. Każdy biotechnolog po części jest chemikiem, a ja w tym zakresie jestem bardzo dobra.

Chemia nie ma obecnie dobrej opinii. Przeciętny Kowalski powie, że coś jest dobre, bo bez chemii, choć sam jest chodzącą tablicą Mendelejewa.

Boimy się zmian klimatycznych, zatrucia środowiska, konserwantów, pestycydów.

Chemia jako nauka podstawowa nie jest wrogiem. Bez badań podstawowych z jej zakresu nie jesteśmy w stanie się rozwijać. Chemik syntezuje antybiotyki, biotechnolog wykorzysta Penicillium notatum i też syntetyzuje antybiotyk – penicylinę.

W jednym i drugim przypadku powstają ratujące ludziom życie leki. Oba procesy wymagają wiedzy i umiejętności z chemii organicznej.

Czy w chemii, biotransformacji istnieją jakiekolwiek ograniczenia?

I w chemii, i w biotransformacji istnieją. Jeżeli przeprowadzam syntezę chemiczną, to mogę w miarę dowolnie zwiększać skalę. Dla mikroorganizmu większość związków to substancje ksenobiotyczne, czyli obce, nawet przy produkcji etanolu jego nadmiar jest toksyczny. Rozwiązaniem tego problemu jest praca z izolowanymi enzymami, również biologia molekularna stwarza niesamowite możliwości.

Ile jest Pani w stanie zrobić dla swojej pracy?

Mam nadzieję, że potrafię utrzymać równowagę między pracą a życiem rodzinnym i czasem dla siebie. Ale szczerze, nie zawsze mi się to udaje.

Myślała Pani, wybierając studia, że zostanie naukowcem?

Tak, chciałam. Niezwykłym przywilejem naukowca jest wymyślanie i robienie tego, co go interesuje. Mój promotor prof. Czesław Wawrzeńczyk pozwalał mi na taką swobodę, bywało, że się spieraliśmy, ale nigdy nie wypominał, że jakiś eksperyment nie dał pozytywnego rezultatu i pozwolił mi bardzo szybko się usamodzielnić.

Jaka jest odpowiedzialność naukowca wobec świata?

Każde mądre państwo, społeczeństwo inwestuje w naukę i się nią szczyci. Prezydent Andrzej Duda wręczając nam nominacje, opowiadał o swoim marzeniu związanym z Nagrodą Nobla dla polskiego naukowca.

To czego uczy Pani swoich studentów?

Chciałabym, by stawiali pytania i szukali odpowiedzi. Naprawdę nie ma głupich pytań. W naukach eksperymentalnych potrzebne jest doświadczenie, ale podstawą jest ciekawość.

Jeśli chemia, biotransformacja jest Pani pasją, to kiedy idzie Pani na spacer, widzi drzewo, jezioro czy związki chemiczne?

Raczej widzę drzewo, jezioro, łąkę. Nieskromnie sądzę, że jednak jestem normalna i naprawdę nie widzę wokół siebie samych wiązań, atomów i nowych związków. Choć muszę przyznać, że fitopatogenne grzyby strzępkowe tak, zioła z aktywnymi biologicznie związkami również. Gorzej jest w sklepie, gdy analizuję, co kupuję. Ja również boję się zawartych w tych produktach tłuszczów, syropu glukozowego i tego czego producent nie wymienił.

rozmawiała Katarzyna Kaczorowska