Granty dla naszych chemików
27 naszych badaczek i badaczy z naszego Uniwersytetu otrzyma w sumie ponad 40 i pół mln zł. na realizację projektów w rozstrzygniętych ostatnio konkursach OPUS 26 oraz SONATA 19 Narodowego Centrum Nauki.
Postaramy się przybliżyć tematykę badań naszych naukowców. Zaczniemy od Wydziału Chemii, na który powędruje sześć grantów z Opus26 oraz Sonaty19.
Na badania „Metaloorganiczne (Fe, Ru, Ir, Os) fosfo-induktory ferroptozy lekoopornych komórek nowotworowych” – dr hab. Urszula Komarnicka otrzyma w ramach Opus 1 997 234,00 zł. Zespół przy realizacji projektu będzie złożony z doświadczonych badaczy, jak i doktorantów oraz studentów z Wydziałów Chemii (UWr) i Nauk Medycznych (Akademia Medyczna w Lublinie). Ponadto w projekcie zaangażowani będą naukowcy z Hiszpanii, Czech oraz Stanów Zjednoczonych.
Współcześnie stosowane leki przeciwnotworowe są wciąż zbyt mało selektywne i powodują szereg różnorodnych efektów ubocznych, doprowadzając do ogólnego wyniszczenia organizmu. Pomimo wielu znakomitych osiągnięć medycyny – lekooporność na stosowane chemioterapeutyki, a także nawroty choroby pozostają dalej ogromnym wyzwaniem klinicznym. – Jedną ze strategii w projektowaniu nowych terapeutyków przeciwnowotworowych jest wykorzystanie związków opartych na jonach metali w otoczeniu wyselekcjonowanych ligandów (metaloleki) – tłumaczy naukowczyni. – Jony metali, między innymi, wykazują duże powinowactwo do biologicznie ważnych wewnątrzkomórkowych tioli, co może w istotny sposób zakłócać wewnątrzkomórkową równowagę redoks, prowadzić do dysfunkcji białek i enzymów, a nawet do akumulacji nadtlenków lipidów wewnątrz komórki, czego skutkiem może być jej śmierć na drodze tzw. ferroptozy.
Dlatego też, głównym celem badań jest zaprojektowanie, synteza oraz szczegółowa charakterystyka bio-fizykochemiczna nowych fosfinowych homo-(FeII/FeIII, RuII, OsII i IrIII) a także hetero-metalicznych (FeII/FeIII/M, RuII/M, OsII/M i IrIII/M (M = CuII, FeII/FeIII)) kompleksów prowadzących do ferroptozy lekoopornych komórek nowotworowych.
Fundusze z Opus 26 trafią również na badania „Porfirynoidowe kompleksy skandu, tytanu i manganu – nietrywialne narzędzia do selektywnej bifunkcjonalizacji prostych związków organicznych” . Dr Karolina Hurej otrzyma na nie 1 518 168,00 zł.
Jednym z największych wyzwań współczesnej chemii organicznej jest szybka, a jednocześnie ekonomiczna synteza złożonych cząsteczek, takich jak leki czy inne biologicznie aktywne związki. Jednak wiele organicznych molekuł posiada więcej niż jedno podobne wiązanie C-H, dlatego osiągnięcie selektywnej reaktywności docelowego miejsca w cząsteczce jest dużym problemem. – Brak takiej selektywności zaś powoduje słabą wydajność pożądanego związku i potrzebę dodatkowego oczyszczania – tłumaczy dr Karolina Hurej.
– Proponowanym przez nas rozwiązaniem jest wykorzystanie kompleksów porfiryn i ich syntetycznych pochodnych – karbaporfiryn – mówi badaczka. – Kompleksy porfiryn są szeroko rozpowszechnionymi w przyrodzie związkami, takimi jak: chlorofil (kompleks magnezu), witamina B12 (zawierają kobalt) czy hem (kompleks żelaza). Nasze podejście będzie bazować na utworzeniu kompleksów tych makrocykli z metalami przejściowymi, obficie występującymi w skorupie ziemskiej – co czyni je dużo bardziej dostępnymi i tańszymi, jak również mniej toksycznymi w porównaniu do obecnie często używanych katalizatorów, opartych na jonach rodu czy irydu. Spodziewanym efektem jest kontrolowana selektywność podwójnego funkcjonalizowania określonych miejsc w cząsteczce substratu przy pomoc nowej klasy katalizatorów karbaporfiryn z jonami manganu, tytanu lub skandu.
Z Opus 26 na badania „Modyfikacja retro-inverso kompleksów cynku(II) z agonistami receptora GLP-1 – od chemii bionieorganicznej po badania na zwierzętach” – dr hab. inż. prof. UWr Magdalena Rowińska-Żyrek otrzyma 3 313 794,00 zł. (UWr jest liderem projektu, partnerem – UM we Wrocławiu).
Celem projektu jest otrzymanie nowych, silnych i metabolicznie stabilnych kompleksów cynku(II) z agonistami receptora glukagonopodobnego peptydu-1 (GLP-1 RA) i zrozumienie, w jaki sposób modyfikacja retro-inverso GLP-1 RA wpływa na ich zdolność wiązania jonów cynku(II), strukturę, stabilność, właściwości farmakokinetyczne oraz farmakodynamiczne.
Glukagonopodobny peptyd-1 (GLP-1) jest hormonem peptydowym zdolnym do obniżania poziomu glukozy w surowicy poprzez interakcję ze swoim receptorem, który stymuluje komórki β wysp trzustkowych do wydzielania insuliny, hamuje uwalnianie glukagonu, zwiększa uczucie sytości i opóźnia opróżnianie żołądka. Przedłużone działanie GLP-1 ma istotne znaczenie w leczeniu cukrzycy i jest podstawą działania niedawno wprowadzonego na rynek liraglutydu i semaglutydu (Victoza i Ozempic, skuteczne zarówno w leczeniu cukrzycy, jak i utracie wagi), a GLP-1 RA są uważane za potencjalną „skarbnicę” nowych leków przeciwcukrzycowych.
– Chcemy poprawić skuteczność działania leku opartego na GLP-1 poprzez skoordynowanie go z Zn(II), który znany jest z działania insulinomimetycznego i przeciwcukrzycowego; jest wydzielany razem z insuliną, a jego obecność nasila odpowiedź insulinową poprzez hamowanie fosfatazy tyrozynowej 1B specyficznej dla receptora insulinowego (receptor pozostaje ufosforylowany, a zatem „wyczuwa insulinę”, pomimo jej rzeczywistej nieobecności) – tłumaczy nasza badaczka. – Planujemy przezwyciężyć główną wadę (peptydowych) kompleksów Zn(II)-GLP-1 RA – ich proteolityczną niestabilność, poprzez wprowadzenie starannie zaprojektowanych modyfikacji retro-inverso, tym samym zwiększając efektywność leku.
Peptydy retro-inverso mają chiralność odwróconą z L do D (D aminokwasy nie są rozpoznawane przez ludzkie proteazy) i mają odwróconą sekwencję w stosunku do peptydu natywnego, zachowując identyczny układ łańcuchów bocznych, oraz często także podobną strukturę. Inaczej mówiąc, modyfikacja retro-inverso skutkuje powstaniem peptydu, którego łańcuchy boczne nakładają się na łańcuchy boczne natywnego L-peptydu, ale mają „odwrócone” wiązania amidowe oraz grupy N- i C-końcowe.
– Opierając się na ekscytujących wynikach naszego ostatniego projektu Sonata Bis uważamy, że cynk(II) może wzmacniać przeciwcukrzycową skuteczność GLP-1 RA poprzez zmianę ich lokalnego ładunku lub struktury, lub poprzez prosty efekt synergistyczny, który podsumowuje skuteczność obu leków przeciwcukrzycowych – dodaje prof. Rowińska-Żyrek.
Z Opus 26 na badania „Samoorganizacja z subkomponentów sprzężona z tautomeryzacją – nowe narzędzie do konstrukcji kapsuł molekularnych reagujących na bodźce” – dr hab. prof. UWr Bartosz Szyszko otrzyma 2 576 640,00 zł.
Projekt ma na celu zbadanie przemian i dynamiki kompleksów supramolekularnych w celu opracowania wielofunkcyjnych, reagujących na bodźce kapsuł molekularnych o różnorodnych zastosowaniach, w tym do wiązania i protekcji cząsteczek gości, nietypowej reaktywności, oraz do ekstrakcji, transportu jonów i stabilizacji nanocząstek metali.
Samoasocjacja z subkomponentów jest metodą syntezy wykorzystującą tworzenie wiązań kowalencyjnych i koordynacyjnych do konstruowania złożonych, trójwymiarowych architektur supramolekularnych. – To podejście bazuje na wykorzystaniu prostych organicznych bloków budulcowych oraz jonów metali, pozwalając na otrzymanie bardzo złożonych i dużych molekuł – tłumaczy nasz badacz.
Dzięki wykorzystaniu reakcji chemicznych biegnących w warunkach kontroli termodynamicznej, strategia ta zapewnia mechanizm kontroli i naprawy błędów, co czyni ją bardzo atrakcyjną w porównaniu z klasycznymi metodami syntezy chemicznej. – Głównym celem nowego projektu OPUS, który będzie realizowany w Zespole Organicznej Chemii Supramolekularnej na Wydziale Chemii jest opracowanie nowego wariantu samoasocjacji z subkomponentów sprzężonego z tautomeryzacją – mówi prof. Szyszko. – Metoda ta posłuży w dalszych etapach projektu do konstruowania klatek molekularnych o nowych, oryginalnych funkcjach i zastosowaniach.
Planowane do otrzymania kapsuły molekularne będą się cechowały adaptowalnością – ich cząsteczki będą mogły dostosować swoją strukturę do wymagań stereochemicznych i elektronowych cząsteczek gości.
Z Opus 26 na badania „W stronę świadomego projektowania pierwotnych termometrów optycznych. Efekt energii fononów sieci macierzystej” – prof. dr hab. Eugeniusz Zych otrzyma 2 944 104,00 zł.
Projekt dotyczy problematyki rozwoju termometrów luminescencyjnych o wysokiej czułości i rozdzielczości pomiarów pracujących w oparciu o dobrze zdefiniowaną fizykę, opisaną matematycznym równaniem. Termometry luminescencyjne pozwalają na zdalny pomiar temperatury w wysokiej rozdzielczości przestrzennej, a ich wielką zaletą jest odporność na zakłócenia polem elektromagnetycznym.
Z Sonaty 19 na „Rozszyfrowanie różnorodnej chemii bionieorganicznej 'domniemanych’ bakteryjnych transporterów jonów miedzi” – dr Aleksandra Hecel-Czaplicka otrzyma 1 794 620,00 zł. W swoich badaniach nasza naukowczyni próbuję rozszyfrować różnorodną chemię bionieorganiczą 'domniemanych’ bakteryjnych transporterów jonów miedzi.
Z opisami projektów można zapoznać się na stronie:
Wyniki konkursów o granty Narodowego Centrum Nauki – maj 2024 – Wydział Chemii (uwr.edu.pl)
O innych projektach na UWr:
oprac. Katarzyna Górowicz-Maćkiewicz
