Czy muszki owocówki mogą zmienić przyszłość onkologii?

Pracuje nad tym zespół  prof. Danuty Witkowskiej, szefowej Instytutu Nauk o Zdrowiu Uniwersytetu Opolskiego we współpracy z kilkoma renomowanymi ośrodkami badawczymi w Europie.

 O projekcie tej skali prof. Danuta Witkowska marzyła od lat. Pierwszy jego zarys trafił do konkursu Narodowego Centrum Nauki (NCN), kolejny do Fundacji na rzecz Nauki Polskiej (FNP), a następny znów do NCN. Wszystkie bez skutku. W międzyczasie badaczka odświeżała kontakty naukowe z dr. Giovannim N. Roviello z Instytutu Biostruktur i Bioobrazowania Włoskiej Narodowej Rady Badań Naukowych, poznanym jeszcze w szkole biochemii. To on przedstawił ją prof. Hayarpi Simonyan z Instytutu Farmacji Uniwersytetu Państwowego w Erywaniu.

– Szybko zorientowałam się, że dzielimy zbliżone zainteresowania badawcze. Tak zaczął się powolny, ale skuteczny proces budowania sieci kontaktów, które okazały się kluczowe dla mojego pomysłu – wspomina prof. Witkowska.

Z czasem do zespołu dołączyła dr Jessica Holien z australijskiego Uniwersytetu RMIT – specjalistka w dziedzinie modelowania molekularnego i bioinformatycznego odkrywania leków. A dwa lata temu do grupę naukowcow zasiliła dr Chiara Gamberi z Coastal Carolina University (USA), ekspertka w zakresie badań nad chorobami genetycznymi z wykorzystaniem muszek owocowych. Dziś prof. Danuta Witkowska, koordynująca zespół naukowców z pięciu krajów i trzech kontynentów przyznaje: – To były trudne lata, ale warto było poczekać. Teraz wiem, że mam zespół, który wzajemnie się uzupełnia. Lepszego momentu na start nie mogłam sobie wymarzyć.

 

Cel: zablokować ATIC

W centrum uwagi projektu znajduje się białko ATIC – enzym kluczowy dla syntezy puryn, a tym samym DNA. W zdrowych komórkach działa efektywny mechanizm odzysku składników DNA, ale komórki nowotworowe idą na skróty, aktywując własne, intensywne ścieżki syntezy, w których ATIC odgrywa główną rolę. Zespół prof. Witkowskiej postanowił zakłócić ten proces – nie poprzez zniszczenie białka, ale przez zablokowanie jego aktywacji.

– Pomysł narodził się osiem-dziesięć lat temu, kiedy podczas dwuletniego stażu w Anglii badałam ATIC pod kątem siły jego wiązań z innymi substancjami – tłumaczy prof. Danuta Witkowska. – W tym samym czasie inna grupa w Wielkiej Brytanii próbowała go blokować określonymi związkami. My w Opolu, we współpracy z dr. Pawłem Lenartowiczem, poszliśmy podobnym tropem, projektując jednak bardziej naturalne związki – peptydy, tak zmodyfikowane, by nie ulegały rozkładowi i skutecznie działały w organizmie.

 

Badania bez granic

To przedsięwzięcie to prawdziwy majstersztyk organizacyjny. Armenia odpowiada za syntezę peptydów, Włochy za modelowanie komputerowe i analizę miejsc wiązania, USA przeprowadza testy na muszkach owocowych, a Australia – jako plan B – eksploruje bazy danych w poszukiwaniu alternatywnych inhibitorów. W Polsce prowadzone są badania kinetyki oraz siły oddziaływań pomiędzy zaprojektowanymi związkami i białkiem ATIC oraz testy cytotoksyczności.

Projekt realizowany jest na styku wielu dziedzin naukowych – biologii, chemii, medycyny i bioinformatyki. Jego siłą jest właśnie interdyscyplinarność: każdy partner wnosi unikalne kompetencje, perspektywy i technologie, a cały zespół porozumiewa się wspólnym językiem – językiem nauki.

To również projekt o wymiarze edukacyjnym. W ramach mobilności naukowej, każdy uczestnik spędzi przynajmniej miesiąc w zagranicznym ośrodku badawczym. Doktoranci z Opola wyjeżdżają na długoterminowe staże, zdobywając kompetencje, które mogą zaważyć o dalszym przebiegu badań.

 

Od peptydu do protokołu

Dr Przemysław Domaszewski, adiunkt w Instytucie Nauk o Zdrowiu UO i członek zespołu badawczego, niedawno odbył wraz z dr. Lenartowiczem miesięczny staż w Armenii. – Udało nam się zoptymalizować metodę syntezy określonych peptydów. Teraz możemy produkować je w większych ilościach – relacjonuje.

Synteza tych zmodyfikowanych peptydów to precyzyjna sztuka, wymagająca eksperymentowania, testowania wielu metod i skrupulatnego dokumentowania każdego etapu. Przesłane z Armenii protokoły są jak sekretny przepis – każdy krok musi być ściśle opisany, aby można było odtworzyć proces w dowolnym laboratorium partnerskim.

Co dalej? – Teraz zbadamy te związki za pomocą mikrokalorometrii miareczkowej oraz spektroskopii dichroizmu kołowego, następnie przeprowadzimy testy na komórkach nowotworowych (to zadanie dr Agnieszki Rombel z Instytutu Medycyny UO), a we Włoszech wykonamy symulacje komputerowe – zapowiada prof. Witkowska.

 

Małe organizmy, wielka sprawa

Choć zespół naukowców jest liczebnie dosyć spory, okazuje się, że prawdziwymi bohaterkami realizowanych prac badawczych są muszki owocowe (Drosophila melanogaster). Te małe istoty, odpowiednio genetycznie zmodyfikowane, są zdolne odtwarzać specyficzne patologie nowotworowe, niezwykle istotne w procesie badawczym kierowanym przez prof. Witkowską.

– Nasza doktorantka wyjeżdża w styczniu na pięciomiesięczny staż do USA, by projektować mutacje genetyczne u muszek – wyjaśnia dr Przemysław Domaszewski. – Dlaczego właśnie muszki? Bo dzięki temu oszczędzamy kręgowce, takie jak myszy. Poza tym zyskujemy czas – hodowla bardziej złożonych organizmów jest czasochłonna, tymczasem cykl życia Drosophila zamyka się zaledwie w dwóch dobach – kontynuuje opolski badacz.

 

Projekt realizowany pod kierownictwem prof. Danuty Witkowskiej jest przykładem twórczej determinacji przy minimalnych zasobach. Unijne finansowanie pokrywa jedynie częściowo koszty mobilności, dlatego konieczne było pozyskanie na ten cel dodatkowego grantu z Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Do komfortu funkcjonowania w mobilnym, międzynarodowym zespole badawczym, często zmuszonym przemieszczać się pomiędzy trzema kontynentami, jest jednak nadal bardzo daleko.

Choć naukowcy przyzwyczajeni są do publikowania wyników w renomowanych czasopismach, ten projekt rodzi ambicje większe: wdrożenie. – Jeśli któryś z inhibitorów okaże się wystarczająco skuteczny, być może realne stanie się opatentowanie odkrycia i współpraca z przemysłem farmaceutycznym – snuje wizje prof. Danuta Witkowska. –  To na razie pozostaje w sferze moich fantazji. Nie chcę mierzyć zbyt wysoko, ale mam takie marzenie, że rzeczywiście uda się wreszcie zrobić milowy krok w walce z chorobą nowotworową. By świat dzięki nam mógł stać się choć trochę lepszy.