Naukowcy z MIBMiK: „Chcemy zwiększyć szanse na opracowanie innowacyjnych leków w Polsce”

Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (MIBMiK) jest jednym z najnowocześniejszych instytutów w Polsce w dziedzinie biologii molekularnej i komórkowej.

– W Instytucie prowadzimy badania w zakresie biologii RNA i biologii komórki, których wyniki przyczynią się do opracowania przełomowych podejść do leczenia chorób człowieka, w przypadku których obecne metody leczenia są niewystarczające lub niedostępne. Są to tak zwane badania translacyjne: od stołu laboratoryjnego do łóżka pacjenta – mówi dla „Wprost” dr Urszula Wyrzykowska, zastępca dyrektora ds. rozwoju w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie.

– Niedawno zainaugurowaliśmy międzynarodowy projekt RACE (akronim od RNA and Cell Biology – from Fundamental Research to Therapies), którego celem jest przekształcenie MIBMiK w światowej klasy centrum doskonałości w obszarze biologii RNA i biologii komórki. Współdziałamy przy tym projekcie z naszymi partnerami: Zakładem Genetyki Człowieka Uniwersytetu w Edynburgu (MRC Human Genetics Unit of the University of Edinburgh) oraz Flamandzkim Instytutem Biotechnologii w Belgii (Flanders Institute for Biotechnology VIB). Na realizację RACE otrzymaliśmy wspólnie niemal 15 mln euro dofinansowania z Komisji Europejskiej oraz z budżetu Wielkiej Brytanii. To powód do dumy, również dlatego, że zajęliśmy pierwsze miejsce na liście rankingowej, w konkursie do którego startowało ponad sto projektów – dodaje dr Urszula Wyrzykowska. Warto podkreślić, że duży udział w osiągnięciu tego sukcesu miał niezwykle profesjonalny dział grantów MIBMiK.

– Jesteśmy placówką międzynarodową: w 14 zespołach badawczych, pracują osoby z 18 krajów. W Międzynarodowym Komitecie Doradczym Instytutu zasiada 12 znamienitych naukowców z całego świata – wśród nich zdobywca Nagrody Nobla prof. Aaron Ciechanover z Izraela. To dla Instytutu zaszczyt, a także zobowiązanie do dążenia do doskonałości naukowej przekładającej się na innowacyjne terapie chorób człowieka – podkreśla dr Urszula Wyrzykowska.

Skuteczne terapie bazujące na mRNA

Do wytworzenia szczepionek mRNA w walce z wirusem SARS-CoV-2 wykorzystano fragment mRNA kodujący białko S wirusa, który został zamknięty w nanocząsteczce lipidowej, dzięki czemu w bezpieczny sposób był dostarczany do organizmu. Jednak procesy metabolizmu mRNA na poziomie organizmu nie zostały jeszcze całkowicie poznane, dlatego potrzebne są dalsze prace badawcze, aby udoskonalać szczepionki i terapie lecznicze oparte na RNA.

Od 2022 roku MIBMiK koordynuje duży projekt finansowany z Funduszu Polskiej Nauki „Horyzont doskonałości w zastosowaniach matrycowego RNA w immunoOnkologii [HERO]”. Celem projektu jest opracowanie technologii terapeutycznego mRNA o wysokiej skuteczności i jej zastosowanie w immunoterapii nowotworów. Jest on prowadzony przez grupy prof. Andrzeja Dziembowskiego, prof. Marcina Nowotnego oraz prof. Marty Miączyńskiej we współpracy z laboratoriami z Uniwersytetu Warszawskiego (grupy prof. Joanny Kowalskiej i prof. Jacka Jemielitego), Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego (grupy prof. Dominiki Nowis i prof. Jakuba Gołąba) oraz Instytutu Chemii Fizycznej (grupa prof. Roberta Hołysta). Ponadto, pod koniec ubiegłego roku w MIBMiK rozpoczął się projekt pt. „ViveRNA. Principles of endogenous and therapeutic mRNA turnover in vivo”.

Czytaj też:
Prof. Miączyńska: Od odkrycia zmian w komórce do szczepionek i leku na raka. Rozmowy Wprost o nauce i medycynie

Na badania nad mechanizmami procesowania mRNA na poziomie komórki i całego organizmu, prof. dr hab. Andrzej Dziembowski, kierownik Laboratorium Biologii RNA w MIBMiK, otrzymał grant ERC Advanced (to jeden z najbardziej prestiżowych grantów w Europie, przeznaczony do realizowania ambitnych projektów obarczonych wysokim ryzykiem). – mRNA czy to terapeutyczne, czy nasze własne, jest chronione przed destrukcją w komórkach przez specjalne struktury obecne na jego końcach, nazywanych końcami 5’ i 3’. Są to: czapeczka na końcu 5’i ogon poli(A) na końcu 3’. W trakcie życia mRNA ogon poli(A) jest systematycznie skracany, a właśnie szybkość tego skracania determinuje stabilność mRNA – wyjaśnia prof. Andrzej Dziembowski.

To ograniczenie skracania ogona poli(A) może zwiększyć skuteczność terapii bazujących na mRNA. W badaniach odkryto mechanizm przeciwdziałający skracaniu ogona poli(A), w wyniku którego szczepionki mRNA oraz niektóre komórkowe mRNA stają się bardziej stabilne, i dzięki temu bardziej efektywne. – To otwiera ciekawe ścieżki badań oraz może pozwolić na ulepszenie leków mRNA – dodaje prof. Dziembowski.

Efekty badań mogą mieć znaczący wpływ na rozwój medycyny, m.in. na powstanie leków mRNA nowej generacji.

Sensory poziomu żelaza w organizmie

Niedobór żelaza dotyczy około miliarda ludzi na całym świecie. Ten mikroelement jest niezbędny dla wielu istotnych funkcji życiowych, ale zarówno deficyt, jak i nadmiar żelaza mogą być szkodliwe dla organizmu.

Dr Gabriela Żurawska wraz z zespołem z Laboratorium Homeostazy Żelaza MIBMiK, pod kierownictwem dr Katarzyny Mleczko-Saneckiej, przekonują, że poziom żelaza w organizmie musi być ściśle kontrolowany. W artykule pt. „Iron-triggered signaling via ETS1 and the p38/JNK MAPK pathway regulates Bmp6 expression”, opublikowanym w czasopiśmie „American Journal of Hematology”, opisują odkrycia dotyczące gospodarki żelaza w organizmie. Zauważają, że w ostatnich 20 latach odkryto mechanizmy molekularne kontrolujące poziom żelaza. Hepcydyna – hormon wytwarzany przez wątrobę, jest regulatorem ogólnoustrojowej homeostazy żelaza. Zidentyfikowano cytokinę BMP6, białko, które aktywuje produkcję hepcydyny i działa jak „sensor” poziomu żelaza (synteza tego białka wzrasta wraz z nadmiarem żelaza w organizmie). Badacze z MIBMiK odkryli nową komórkową ścieżkę sygnałową, która indukuje BMP6 w warunkach nadmiaru żelaza, składającą się z kinaz MAP i czynnika nazwanego ETS1.

Wyniki tych badań mogą pomóc w stworzeniu nowych terapii, oraz zdiagnozować podłoże genetyczne zaburzeń związanych z gospodarką żelaza.

Związek starzenia się i homeostazy żelaza

Wraz z wiekiem organizm traci zdolność do prawidłowej regulacji poziomów żelaza. Do tej pory mechanizmy tych zmian nie były znane.

Patryk Ślusarczyk i Pratik Mandal oraz współpracownicy pod kierownictwem dr Katarzyny Mleczko-Saneckiej (Laboratorium Homeostazy Żelaza) oraz dr. hab. Wojciecha Pokrzywy (Laboratorium Metabolizmu Białek) w artykule opublikowanym w czasopiśmie „eLife” wykazali, że starzejąc się, makrofagi czerwonej miazgi śledziony (RPM), czyli komórki, które usuwają wadliwe czerwone krwinki, ulegają upośledzeniu i obumierają. Ten proces prowadzi do powstawania złogów białkowych bogatych w żelazo i hem, oraz do gromadzenia się starych, zużytych czerwonych krwinek w śledzionie. Badanie na myszach dowiodło, że kiedy zwierzęta otrzymywały jedzenie z obniżoną zawartością żelaza, makrofagi RPM były w lepszej kondycji, a tym samym poprawiła się zdolność organizmu do „recyklingu żelaza”.

To odkrycie wskazuje, że redukcja żelaza w diecie może przyczynić się do utrzymania prawidłowej homeostazy żelaza podczas starzenia się organizmu.

Adaptacja do zimna

Zimno jest negatywnym i nieprzyjemnym odczuciem dla organizmu, hibernacja zaś kojarzy się z ssakami zapadającymi w zimowy sen. Czy człowiek też może przystosować się do niskich temperatur?

Projekt badawczy pt. „Odporność na chłód: Dekodowanie fosfataz w adaptacji do zimna” ma na celu zrozumienie mechanizmów molekularnych, które umożliwiają organizmom przystosowanie się do niskich temperatur. Dr hab. Wojciech Pokrzywa, kierownik Laboratorium Metabolizmu Białek z zespołem, badają wpływ zimna nie tylko na całe organizmy, ale również na pojedyncze komórki. Odkrywają mechanizmy, które umożliwiają niektórym organizmom przetrwanie w niskich temperaturach.

– Nasze prace koncentrują się na nicieniu C. elegans, który w temperaturze zbliżającej się do 0°C, wchodzi w stan przypominający hibernację – tłumaczy dr hab. Wojciech Pokrzywa. Badanie tych prostych organizmów dostarczy informacji, jak z zimnem poradzą sobie bardziej złożone organizmy.

– Nie tylko zamierzamy odkryć sekrety adaptacji do zimna, ale także otworzymy drzwi do nowych możliwości w medycynie i biologii. Projekt jest doskonałym przykładem tego, jak zagłębianie się w strategie przetrwania małych organizmów może prowadzić do szerszych spostrzeżeń, które pewnego dnia mogą mieć znaczący wpływ na zdrowie ludzi – zaznacza dr hab. Wojciech Pokrzywa.

Naukowcy z MIBMiK podkreślają, że rezultaty ich badań mogą umożliwić kontrolowany stan hibernacji człowieka w celu zmniejszenia ryzyka uszkodzeń tkanek i organów podczas operacji.

„Myszy-awatary” dla nauki

W badaniach naukowych najczęściej wykorzystywane są myszy (mus musculus). Okazuje się, że mają one najwięcej cech genetycznych, anatomicznych i fizjologicznych wspólnych z człowiekiem. Ich geny w 99% odpowiadają ludzkim, dlatego myszy służą jako model do badań nad chorobami genetycznymi. Stosowane są również w pracach badawczych związanych z immunologią, nowotworami czy otyłością.

Pracownia Inżynierii Genomu pod kierownictwem dr Olgi Gewartowskiej specjalizuje się w tworzeniu specjalnych „myszy-awatarów”, niosących w genomach mutacje odzwierciedlające zmiany powodujące ludzkie choroby. Do tworzenia nowych zwierząt transgenicznych wykorzystywana jest przełomowa metoda inżynierii genetycznej, dzięki której wyprowadzanie nowych linii myszy z mutacjami jest dużo prostsze i szybsze. Genetycznie zmodyfikowane myszy służą do przedklinicznych badań innowacyjnych terapii.

– Skonstruowane przez pracownię modele badawcze pozwolą polskim firmom biotechnologicznym na testowanie nowych związków w terapiach nowotworów oraz w leczeniu chorób neurologicznych i metabolicznych, które można badać jedynie na poziomie całego organizmu. W ten sposób chcemy przyczynić się do zwiększenia szans na opracowanie nowych innowacyjnych leków w Polsce – wyjaśnia prof. Andrzej Dziembowski, pełnomocnik dyrektora ds Pracowni Usługowych Instytutu.

Czytaj też:
Okulista, który patrzy w przyszłość. Prof. Szaflik: „Najważniejsze są marzenia”