Zdrowie – od analizy genów do projektowania leków
WIODĄCE DYSCYPLINY:
NAUKI BIOLOGICZNE, NAUKI FARMACEUTYCZNE, NAUKI MEDYCZNE
Zakres tematyczny:
biotechnologia, biologia, chemia
Kierunki studiów związane z POB:
– Biotechnologia
– Medical biotechnology
– Genetyka i biologia eksperymentalna
Rada Naukowa Priorytetowego Obszaru Badawczego
Zdrowie – od analizy genu do opracowania leku:
- prof. dr hab. Artur Krężel
- dr hab. Łukasz Opaliński
- prof. dr hab. Dariusz Rakus
- prof. dr hab. Jolanta Zakrzewska-Czerwińska
Zakres tematyczny tego priorytetowego obszaru badawczego obejmuje zaawansowane technologie biomedyczne, czyli zaawansowane badania na poziomie molekularnym, których celem jest poznanie podstawowych mechanizmów odpowiedzialnych za procesy prowadzące do zaburzenia zdrowia człowieka, wytypowanie celów molekularnych, a następnie wykorzystanie tej wiedzy do opracowania nowych metod diagnostycznych oraz terapeutycznych.
- Badania z zakresu m.in. biologii molekularnej, biologii komórki, biochemii, genetyki, mikrobiologii molekularnej, inżynierii biomedycznej będą obejmowały charakterystykę molekularnych podstaw chorób człowieka, że szczególnym uwzględnieniem rzadkich chorób o podłożu genetycznym, chorób układowych, nowotworów, chorób o podłożu infekcyjnym i immunologicznym.
- Badania z zakresu m.in. chemii biologicznej, biologii komórki, biochemii, mikrobiologii będą skoncentrowane na opracowaniu nowych leków oraz nośników tych leków oraz poznaniu mechanizmu ich działania. Dogłębne poznanie podstaw chorób człowieka powinno także pozwolić na opracowanie nowych kierunków w diagnostyce medycznej, pozwalających na skuteczną ocenę i poprawę zdrowia człowieka.
Najwybitniejsi uczeni
Profesor nauk biologicznych, należący do wąskiego grona najwybitniejszych polskich biochemików. Jest jednym z nielicznych, który uzyskał tytuł profesora w naukach eksperymentalnych w bardzo młodym wieku. Jego dorobek naukowy obejmuje aspekty strukturalne białek oraz ich właściwości biofizyczne, a także zastosowanie wiedzy o naturze białek do tworzenia zaawansowanych narzędzi biotechnologicznych, z możliwością ich wykorzystania w terapii. Główne osiągniecia to udział w określeniu 25 wysokorozdzielczych struktur krystalicznych kompleksów proteaza-inhibitor, opracowanie magnetycznych nanocząstek do zastosowań w terapii przeciwnowotworowej, zawierających białko lub aptamer skierowane wobec receptorów dla fibroblastowego czynnika wzrostu (FGFR), opracowanie koniugatów przeciwciał oraz białek alternatywnych do przeciwciał z silnymi cytotoksynami jako potencjalnych leków w kierowanej terapii przeciwnowotworowej, wyjaśnienie mechanizmu stabilizacji dimerycznego białka Lis-1 oraz struktury białka doublecortin, odpowiedzialnych za tworzenie kory mózgowej człowieka. W tych kluczowych dla biotechnologii i inżynierii biomedycznej dziedzinach jest niekwestionowanym autorytetem na skalę międzynarodową, o imponującej liście dokonań zawartych w ponad 150 publikacjach w renomowanych czasopismach naukowych. O jego wysokiej randze naukowej świadczy także wypromowanie 33 doktorów, kilku doktorów habilitowanych i profesorów.
Profesor nauk biologicznych, niekwestionowany specjalista w zakresie mikrobiologii molekularnej. W swoich badaniach koncentruje się na nieznanych dotychczas chorobotwórczych gatunkach promieniowców, m.in. poprzez nowatorską analizę dynamiki cyklu komórkowego prątków na poziomie pojedynczej komórki w czasie rzeczywistym. Jej udziałem jest także stworzenie unikatowego stanowiska do analizy działania antybiotyków na określoną makrocząsteczkę na poziomie pojedynczej komórki w czasie rzeczywistym. W tych istotnych dla zdrowia dziedzinach jest autorytetem na skalę międzynarodową, o imponującej liście dokonań zawartych w ponad 100 publikacjach w renomowanych czasopismach naukowych. Wypromowała także 13 doktorów, 2 doktorów habilitowanych i 1 profesora.
Profesor nauk biologicznych, jeden z nielicznych, który uzyskał tytuł profesora w naukach eksperymentalnych w bardzo młodym wieku. Zaangażowany jest w interdyscyplinarne badania z dziedziny biochemii, biofizyki i chemii biologicznej. Bierze udział w badaniach identyfikujących i opisujących molekularne podstawy buforowania komórkowego jonów cynku, kluczowego pierwiastka dla prawidłowego funkcjonowania organizmów żywych, badaniach dotyczących wyjaśnienia mechanizmów działania najważniejszych kompleksów białkowych zaangażowanych m.in. w rozpoznawanie i naprawę uszkodzeń DNA, dysfunkcje transportu i homeostazy jonów metali prowadzącą do nieodwracalnych uszkodzeń komórek oraz licznych schorzeń. Charakter aplikacyjny mają badania nad projektowaniem czułych sond fluorescencyjnych, stosowanych do monitorowania procesów komórkowych, w tym procesów patogennych, powiązanych z metabolizmem jonów metali, szlaków sygnałowych, redoksowych, zmian strukturalnych białek. W swoich badaniach wykorzystuje elementy biologii, inżynierii biomedycznej i chemii. Jest współautorem ponad 80 publikacji naukowych i rozdziałów w książkach, opublikowanych w renomowanych czasopismach naukowych.
Lekarz medycyny, doktor nauk medycznych, doktor habilitowany w zakresie biochemii i profesor w zakresie nauk biologicznych. W swoich badaniach zajmuje się różnicowaniem się komórek krwi w prawidłowym procesie hematopoezy oraz zaburzeniami tego procesu, które prowadzą do powstania ostrych białaczek szpikowych. Interesuje się udziałem receptorów jądrowych dla aktywnych metabolitów witaminy D oraz A w procesie hematopoezy oraz wykorzystaniem analogów witamin A oraz D w leczeniu pacjentów z białaczkami. Jej największym osiągnieciem było odkrycie, że aktywny metabolit witaminy D aktywuje w komórkach szlak sygnałowy kinaz MAP niezależnie od aktywacji receptora jądrowego. Obecnie w swoich badaniach koncentruje się na regulacji ekspresji genów kodujących jądrowy receptor dla aktywnego metabolitu witaminy D w komórkach krwi ludzkich i mysich. Współpracowała i współpracuje z klinicystami z Wrocławskiego Uniwersytetu Medycznego oraz z uczonymi z USA, Izraela, Wielkiej Brytanii, Hiszpanii i Austrii.
Profesor nauk biologicznych, biochemik i fizjolog. W centrum zainteresowań badawczych Dariusza Rakusa znajdują się zagadnienia neurodegeneracji, kardio- i miopatii oraz nowotworzenia. Jego badania dotyczą zarówno poznania podstaw molekularnych i komórkowych procesów plastyczności neuronalnej i metabolizmu powyższych narządów i tanek, jak i sposobów cofnięcia zmian chorobowych i starczych w mózgu i sercu oraz wybiórczego niszczenia komórek nowotworowych. Wśród wielu osiągnieć Dariusza Rakusa jest m.in. odkrycie niekatalitycznych funkcji enzymów metabolizmu energetycznego, wykazanie, że interakcja pomiędzy astrocytami a neuronami reguluje ekspresje białek metabolicznych w obu typach komórek i jest niezbędna dla tworzenia śladu pamięciowego, odkrycie, że podczas starzenia się organizmu zaburzona jest właściwa komunikacja metaboliczna pomiędzy astrocytami a neuronami oraz że zahamowanie rozkładu glikogenu w astrocytach starych myszy przywraca wydajne tworzenie śladu pamięciowego. Ponadto Dariusz Rakus aktywnie działa w Polskim Towarzystwie Biochemicznym jako przewodniczący oddziału wrocławskiego i członek Zarządu Głównego, ponadto kierował Komitetami Organizacyjnymi i Naukowymi wielu międzynarodowych konferencji naukowych.
Najwybitniejsi młodzi uczeni
Doktor nauk biologicznych, bardzo młody naukowiec w dziedzinie biologii komórki, zajmujący się charakterystyką molekularnych mechanizmów odpowiadających za transport białek w komórce i ich wykorzystanie w celu selektywnego dostarczania biomolekuł (np. leków) do komórek nowotworowych (np. w selektywnej chemioterapii). Do jego osiągnięć należy odkrycie, w jaki sposób nowopowstałe białka mitochondrialne są specyficznie transportowane z cytoplazmy do mitochondrialnych receptorów na powierzchni tych organelli oraz wyjaśnienie mechanizmu ich przekazywania do głównej mitochondrialnej translokazy. Brał także udział w badaniach, które doprowadziły do odkrycia i wyjaśnienia mechanizmu działania białka Mgr2 w regulacji translokazy TIM23, do poznania roli kompleksu EMRES w transporcie białek i lipidów w komórce oraz do identyfikacji nowej ścieżki transportu białek do zewnętrznej błony mitochondrialnej. Obecnie bierze udział w badaniach, które wykazały, że dimeryzacja receptora FGF (FGFR) indukuje internalizacje tego białka poprzez endocytozę klatrynozalezna oraz w badaniach nad opracowaniem koniugatów cytotoksycznych skierowanych przeciwko FGFR. Uzyskane wyniki mają nie tylko znaczenie poznawcze, ale mogą zostać wykorzystane w projektowaniu terapii celowanych przeciw nowotworom nadprodukującym FGFR (np. rak płuc czy piersi). Doktorat (PhD) — Uniwersytet w Groningen, Holandia.
Doktor nauk biologicznych w dyscyplinie biochemia. Bardzo młody naukowiec zajmujący się różnymi aspekty biochemii i inżynierii białek — od początkowych badan o charakterze strukturalnym, poprzez charakterystykę biofizyczna białek i ich oddziaływań, aż po projektowanie i otrzymywanie koniugatów białek o potencjalnym zastosowaniu w kierowanej terapii przeciwnowotworowej. Do jej osiągnieć należy: opracowanie dwóch koniugatów FGF1 (czynnika wzrostu fibroblastów) z bardzo silnym niskoczasteczkowym związkiem cytotoksycznym, MMAE, oraz z nanoczastkami złota, pozwalać na wywołanie hipertermii komórek nowotworowych indukowanej światłem z zakresu bliskiej podczerwieni; wyjaśnienie mechanizmów ponownego zwijania zdenaturowanych białek przez ludzkie białka z rodziny Hsp70 oraz Hsp40, procesu niezwykle istotnego z punktu widzenia opracowywania terapii molekularnych wobec schorzeń związanych ze starzeniem, jak np. choroby neurodegeneracyjne; opracowanie nowatorskich koniugatów cząsteczek typu peptibodies z silnym lekiem cytotoksycznym, specyficznie kierowanych do komórek nowotworowych cechujących się zwiększonym poziomem receptorów fibroblastycznych czynników wzrostu (FGFR), a więc o potencjale terapeutycznym wobec nowotworów sutka, płuc oraz kostniakomięsaków.
Doktor w zakresie biochemii, biologii komórkowej i molekularnej. Zajmuje się ustaleniem roli apeliny w progresji raka jelita grubego. Jej celem jest wyjaśnienie nowych, nieznanych dotąd mechanizmów działania lumikanu (małego proteoglikanu macierzy pozakomórkowej) i jego pochodnych peptydów podczas hamowania migracji komórek i rozwoju czerniaka, posiadających potencjał w terapii czerniaka, wykazanie nieznanych dotychczas mechanizmów molekularnych odpowiedzialnych za zależne od procesów zapalnych upośledzenie różnicowania komórek satelitarnych, a tym samym nasilenie patogenezy chorób uwarunkowanych genetycznie (m.in. dystrofii). W ramach jej zainteresowań leży także wykazanie, że zastosowanie duetów inhibitorów, które blokują aktywność receptora c-Met (receptor czynnika wzrostu hepatocytów) i EGFR (receptora naskórkowego czynnika wzrostu EGF) powoduje zmniejszenie wzrostu i zdolności inwazyjnych komórek czerniaka, które są kluczowe w procesie powstawania przerzutów. Uzyskane wyniki pokazują, że hamowanie aktywności tych receptorów może być wykorzystane w projektowaniu łączonych terapii celowanych. Doktorat (PhD): Uniwersytet Reims Champagne-Ardenne (URCA), Reims, Francja.
Doktor nauk biologicznych, mikrobiolog. W centrum jej zainteresowań znajduje się rekombinacja genów i produkcja białek rekombinowanych o potencjale antybakteryjnym. Posiada znaczące osiągnięcia w zakresie badań nad bakteriofagami i endolizynami fagowymi (enzymami litycznymi, rozkładającymi bakteryjną ścianę komórkową) oraz ich zastosowania w eradykacji szczepów antybiotykoopornych. Jej osiągnięciem jest m.in. charakterystyka strukturalna i funkcjonalna nowej grupy lizozymów opisanych na bazie endolizyny faga AP3, specyficznego wobec Burkholderia cenocepacia. Nowa grupa, klasyfikowana wcześniej jako białka o nieznanej funkcji, charakteryzuje się zidentyfikowanym przez dr Maciejewską nietypowym centrum katalitycznym opartym na pojedynczym aminokwasie. Ponadto jest ona autorką nowatorskich wyników obejmujących badania nad innymi endolizynami oraz depolimerazami fagowymi (enzymami rozkładającymi cukrowe otoczki bakteryjne) o potencjale antybakteryjnym.
Doktor nauk biologicznych, specjalista w zakresie mikrobiologii i biologii bakteriofagów. Jego zainteresowania naukowe skupiają się wokół zjawiska powstawania mutantów Pseudomonas aeruginosa opornych na działanie bakteriofagów. Zagadnienie to obejmuje zarówno ocenę zmienności fenotypowej mutantów (zmiany w strukturze LPS i tworzenia fimbrii typu IV), jak również analizy genetyczne i ocenę wirulencji badanych mutantów przy wykorzystaniu modelu Galleria mellonella oraz linii komórkowych. Ważna częścią jego pracy badawczej jest analiza fenomenu pseudolizogenii, jako integralnego etapu cyklu rozwojowego niektórych bakteriofagów (w kontekście genetycznych metod wykrywania, jak i skutków tego zjawiska manifestujących się w fenotypie zainfekowanych fagiem szczepów bakteryjnych). Do największych osiągnieć dr Olszaka należy scharakteryzowanie czterech litycznych bakteriofagów, specyficznych względem szczepów P. aeruginosa, izolowanych od pacjentów z mukowiscydoza. Bakteriofagi KT28, KTN4, KTN6 i PA5oct poddane zostały gruntownej analizie w zakresie morfologii (zdjęcia w TEM), biologii (m. in. spektrum aktywności litycznej, rozpoznawane receptory bakteryjne — LPS / fimbrie typu IV) i genetyki (analiza restrykcyjna, sekwencjonowanie, anotacja), co pozwoliło na ich taksonomiczną klasyfikację w obrębie rodziny Myoviridae. Fag PA5oct okazał się największym, wyizolowanym dotąd bakteriofagiem specyficznym dla P. aeruginosa. Wyniki prac opublikowano w czasopismach: PLoS One i Archives of Virology. Dużym osiągnięciem adiunkta było zoptymalizowanie modelu Galleria mellonella, do oceny wirulencji szczepów P. aeruginosa oraz analizy skuteczności preparatów fagowych w terapii.
