docCo jeszcze można zrobić z GFP?
download 
Reklamacja Transkrypt
Co jeszcze można zrobić z GFP?
Optogenetyka — kolejny krok na trudnej drodze do wyleczenia Parkinsona Połączenie modyfikacji genetycznych i światła laserowego zaowocowało stworzeniem nowego pola badawczego — optogenetyki. Być może już wkrótce będzie można manipulować ludzkim mózgiem w dowolny sposób, na razie jednak naukowcy z Uniwersytetu Karoliny Północnej w Chapel Hill zajęli się ośrodkiem odpowiedzialnym za tak zwany układ nagrody. Ich badania mogą mieć niebagatelne znaczenie dla leczenia choroby Parkinsona, uzależnień i innych schorzeń natury neurologicznej. Nazwa optogenetyka powstała z połączenia optyki i genetyki, a jest niczym innym jak wprowadzaniem do komórki dodatkowych genów i aktywację ich produktów za pomocą lasera. Opsyny, bo o nich mowa, są białkami światłoczułymi, których geny można izolować z alg lub bakterii. Pomysł na połączenie genetyki i światła laserowego powstał sześć lat temu, jednak dotąd firmy (na przykład Illumina) stosowały go raczej do obróbki DNA. Laser już nie raz pokazał szerokie spektrum możliwości jego zastosowania. Tym razem znane ze swej precyzji narzędzie umożliwiło w czasie eksperymentów pobudzanie lub stłumienie aktywności pojedynczych komórek nerwowych na ścieżce łączącej ciało migdałowate i jądro półleżące, jedne z ważniejszych ośrodków w mózgu, sterujuące między innymi układem kary i nagrody. Do tej pory, by zagłębić się w strukturę mózgu i odkryć czynności poszczególnych jego części, można było używać jedynie elektrostymulacji lub leków. Wiązało się to nierzadko z błędami. Metody te nie pozwalały na analizę konkretnego, precyzyjnie określonego regionu lub ścieżki łączącej w mózgu czy na szybką zmianę aktywności tych komórek. Optogenetyka otwiera wiele nowych, dotąd niedostrzeganych, drzwi. Badania prowadzone jak dotąd na myszach pokazują, że dzięki odpowiedniej modyfikacji wspomnianych już wcześniej ścieżek łączących pewne regiony mózgu, można podjąć leczenie uzależnień a także chorób neurologicznych. W optogenetyce doszukuje się rozwiązania problemów,z jakimi borykają się lekarze opiekujący się pacjentami w zaawansowanym stadium choroby Parkinsona. Jak przekonuje Garret D. Stuber, przewodzący całemu zespołowi profesor z Uniwersytetu Karoliny Północnej, procedury służące wszczepieniu i dalszej stymulacji opsyn w komórki nerwowe nie wydają się być bardziej skomplikowane niż wszczepienie elektrod, stosowanych obecnie jako minimalizowanie skutków choroby Parkinsona. Jak to zazwyczaj bywa w przypadku takich odkryć, metoda wymaga dopracowania i jeszcze kilku lat badań, zanim naprawdę przekonamy się, czy może być wdrożona do powszechnego stosowania. Marta Danch Optogenetyka daje nadzieję na wyleczenie choroby Parkinsona Fot. Nick Koudis/Getty Images Źródło: Science Daily. Inhibitory PARP nie tylko dla chorych z mutacjami BRCA1 Jednoczesne blokowanie kinazy zależnej od cyklin (Cdk1) i polimerazy poli (ADP-rybozy) — PARP — może być nową strategią leczenia nowotworów, niezależnie od ich statusu mutacji w genie BRCA1. Zespół Geoffrey’a Shapiro z Harvard Medical School ustalił rolę Cdk1 w pośredniczonej przez BRCA1 rekombinacji homologicznej i wykazał zarówno in vivo, jak i in vitro, że zmniejszenie aktywności Cdk1 skutkuje upośledzeniem zdolności do naprawy DNA komórek z niezmutowanym BRCA1, zwiększając wrażliwość na inhibicję PARP. Cdk1 jest kluczowym elementem maszynerii zawiadującej cyklem komórkowym. Dodatkowo, uczestniczy w szlakach naprawy DNA. Fosforyluje BRCA1 (ang. breast cancer associated), co jest niezbędne do efektywnego formowania kompleksu w miejscu uszkodzenia, by zainicjować naprawę przez rekombinację homologiczną w punkcie kontrolnym fazy S cyklu. Kiedy PARP jest hamowana, pęknięcia pojedyncznych nici DNA (ang. single strand breaks, SSB) degenerują do podwójnych pęknięć nici (ang. double strand breaks, DSB), wymagających naprawy przez homologiczną rekombinację. To dlatego komórki z mutacją BRCA1 i inne niezdolne do przeprowadzania homologicznej rekombinacji, są bardzo podatne na inhibicję PARP, co wykorzystuje się w terapii. PARP odpowiada bowiem za naprawę SSB, stąd przy jej nieobecności, przekształcają się one w DSB. W przypadku, gdy BRCA1 jest zmutowany, pęknięcia podwójnych nici, pojawiające się w czasie chemicznej inhibicji PARP, nie mogą być naprawione, powodując nieodwracalne uszkodzenia komórkowe i prowadząc do apoptozy. Wyłącznie nowotwory z mutacjami w BRCA1 odpowiadają na działanie inhibitorów PARP, jednakże stanowią one mały odsetek wszystkich nowotworów, które mogłyby być efektywnie leczone monoterapią z wykorzystaniem tych leków. Odkrycie naukowców z Harvardu umożliwiłoby leczenie nimi także chorych z normalnym wariantem BRCA1. W opublikowanym 27 czerwca w Nature artykule dochodzą oni do wniosku, że „delecja lub inhibicja Cdk1 tworzy stan zbliżony do tego w transformowanych komórkach i wykazuje duży potencjał jako wspomaganie dla terapii inhibitorami PARP pacjentów z nowotworami charakteryzującymi się prawidłowym BRCA1”. W doświadczeniach in vitro, w których wykorzystano siRNA do wyciszania ekspresji Cdk1 lub drobnocząsteczkowe inhibitory PARP — będące obecnie obiektem badań klinicznych — zaobserwowano zatrzymanie rekombinacji i podatność niedrobnokomórkowego raka płuc na inhibicję PARP. Zmniejszenie poziomu ekspresji Cdk1 zwiększyło stukrotnie wrażliwość komórek na inhibitory, do poziomu porównywalnego dla wyników komórek z mutacją w BRCA1. Rezultaty wyglądają obiecująco. U myszy z przeszczepionymi ludzkimi nowotworami leczenie kombinacją różnych inhibitorów Cdk1 i PARP znacząco spowalniało wzrost guza. U niektórych zwierząt jego objętość była o 80% mniejsza, niż w przypadku zwierząt z grupy kontrolnej, której podawano tylko jeden inhibitor. Uzyskano regresję guzów w przypadku 87% gryzoni, a do tego nie zaobserwowano żadnych efektów ubocznych dla zdrowych tkanek. Jedyną nie do końca optymistyczną wiadomością jest fakt, że po sześciu tygodniach u części spośród badanych myszy, niestety, pojawiła się oporność na skojarzone leczenie. Miejmy jednak nadzieję, że wkrótce badania kliniczne przyniosą same dobre nowiny. Martyna Franczuk Źródło: Nature; GEN. Optogenetyka daje nadzieję na wyleczenie choroby Parkinsona Fot. Nick Koudis/Getty Images Rozwiązano zagadkę alternatywnego mechanizmu wydłużania telomerów Telomery, czyli strukturalne elementy chromosomów, zbudowane są z powtarzającej się sekwencji nukleotydów. Nie zawierają one żadnych genów i nie kodują jakichkolwiek białek. W komórkach somatycznych telomery pełnią rolę ochronną, skracając się wraz z każdym podziałem komórki i wyznaczając tym samym czas jej życia. W komórkach embrionalnych, macierzystych, a także nowotworowych, dzięki obecności enzymu telomerazy, mogą one być wydłużane, zapewniając komórkom stałą zdolność do podziałów. W niektórych komórkach, głównie nowotworowych, zaobserwowano także, niezależny od telomerazy, alternatywny mechanizm wydłużania telomerów (ang. Alternative lenghtening of telomers, ALT). Fenomen ten zaprząta głowy naukowców na całym świecie. Przełomowe wyniki najnowszych badań nad tym zagadnieniem zostaną niebawem opublikowane w „Science”. Naukowcy z Johns Hopkins Kimmel Cancer Center przebadali 41 próbek pochodzących od pacjentów z guzami neuroendokrynnymi trzustki. W 25 z nich nie obserwowano aktywności telomerazy, a jednak telomery wydłużały się. Po dokładniejszym badaniu, okazało się, że w 19 z badanych próbek, znaleziono mutacje w genach ATRX lub DAXX. W pozostałych 6 nie zaobserwowano ekspresji żadnego z tych genów. Wyniki badania jednoznacznie wskazują na związek tych dwóch genów z mechanizmem alternatywnego wydłużania telomerów. Naukowcy stawiają hipotezę, że geny te mogą mieć wpływ na sposób pakowania DNA w telomerach, co zwiększa niestabilność tych regionów. ALG Optogenetyka daje nadzieję na wyleczenie choroby Parkinsona Fot. Nick Koudis/Getty Images Przepraszam, czy zjadłby pan klona? Na Uniwersytecie w Kansas przeprowadzono ostatnio badania opinii publicznej odnośnie spożywania sklonowanych zwierząt. Analiza uzyskanych wyników wykazała wyraźne różnice na poziomie zarówno międzynarodowym, jak i lokalnym. Uwagę naukowców przykuły odmienne poglądy Amerykanów i Europejczyków na to zagadnienie. Zapoznanie się z postawą konsumencką jest bardzo istotne w przypadku wprowadzania nowego produktu na rynek, gdyż pozwala przewidzieć potencjalną gotowość do jego zakupu. Profesor Sean Fox z Uniwersytetu w Kansas oraz Shonda Anderson, absolwentka ekonomiki rolnictwa z Kolorado, byli zainteresowani odkryciem, jak różne grupy konsumentów reagują na możliwość spożywania produktów uzyskiwanych dzięki technice klonowania. Badania przeprowadzane były na studentach rolnictwa, filologii angielskiej oraz socjologii, uczących się w stanie Kansas, na Uniwersytecie w Dublinie (Irlandia) oraz w Szkole Rolniczej w Purpan (Francja). Wszystkich uczestników pytano o ich opinię na temat spożywania mięsa oraz innych produktów pochodzących ze sklonowanych zwierząt. Na ogół studenci kierunków humanistycznych byli mniej chętni do zakupu tego typu wyrobów niż studenci rolnictwa. Potwierdza to przypuszczenie, że osoby zaznajomione z daną dziedziną nauki są bardziej skłonne do zaakceptowania związanych z nią możliwości. Badania wykazały także, że pochodząca ze sklonowanych zwierząt żywność cieszyłyby się mniejszą popularnością wśród kobiet niż wśród mężczyzn. Naukowców zaskoczyły jednak różnice w postawie mieszkańców starego i nowego kontynentu. Dla studentów amerykańskich największy problem stanowiła kwestia bezpieczeństwa i potencjalne ryzyko wystąpienia powikłań zdrowotnych. Europejczycy byli bardziej zainteresowani etycznym oraz moralnym aspektem klonowania i dlatego znacznie trudniej było ich przekonać do zmiany poglądów. Niemniej jednak, wszyscy uczestnicy byliby bardziej skłonni do konsumpcji tych produktów, gdyby zostały one zatwierdzone przez Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków (FDA) lub Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności (EFSA). Uzyskanych wyników nie można generalizować. Stanowią one zaledwie początek dalszych badań nad opinią publiczną. Obecnie naukowcy pracują ze studentami w Chinach i Hondurasie. Optogenetyka daje nadzieję na wyleczenie choroby Parkinsona Fot. Nick Koudis/Getty Images Literatura: Consumer Views On Eating Cloned Animals: Americans More Accepting Than Europeans, Study Suggests; ScienceDaily, 22 czerwca 2011; artykuł przygotowany według materiałów udostępnionych przez Uniwersytet Stanowy w Kansas. Sekwencjonowanie genomu daje nadzieję chorym na rzadkie choroby genetyczne Sekwencjonowanie genomu pozwala na szybką i precyzyjną diagnozę rzadkich chorób o podłożu genetycznym. Dowiodła tego grupa naukowców, pracująca pod kierunkiem Richarda Gibbsa, szefa Baylor College of Medicine Human Genome Sequencing Center w Houston. W artykule, który ukazał się 15 czerwca bieżącego roku w „Science Translational Medicine” opisali oni przypadek chorujących na dystonię bliźniąt: Alexis i Noaha Berry. Choroba ta objawia się okresowym zaburzeniem napięcia mięśni, które powoduje zaburzenia ruchu oraz postawy. Może ono dotyczyć pojedynczych mięśni, ich niektórych grup albo też mieć charakter ogólny. Ze względu na przyczyny wyróżnia się różne rodzaje dystonii. U rodzeństwa w wieku pięciu lat stwierdzono jedną z nich, dystonię wrażliwą na dopaminę nazywaną również zespołem Segawy (DRD). Wdrożono leczenie przynoszące pozytywne rezultaty, zatem kiedy u Alexis rozwinął się kaszel, opiekujący się dziećmi neurologowie nie wiązali tego z dystonią dziewczynki. Trzynastoletnia Alexis miała już tak silne napady kaszlu i problemy z oddychaniem, że konieczne stało się umieszczenie w jej pokoju monitora kontrolującego stan dziewczynki. Ponadto codziennie otrzymywała ona zastrzyki z adrenaliny mające umożliwić jej swobodne oddychanie. Lekarze nie potrafili zdiagnozować przyczyny ani zaproponować skutecznej metody leczenia dziecka. Matka bliźniąt, Retta Berry, której mąż Joe pracuje jako dyrektor do spraw informatycznych w Life Technologies, firmie zajmującej się systemami i usługami biotechnologicznymi, mającej swoją siedzibę w Carlsbad w Kalifornii domagała się zsekwencjonowania genomu dzieci, mając nadzieje, że to pomoże znaleźć sposób leczenia dla córki. Firma pomogła sfinansować badania w Baylor, gdzie z pomocą technologii sekwencjonowania Life’s SOLiD stwierdzono w genomie dzieci mutację genie o nazwie SPR kodującym reduktazę sepiapteryny. Enzym ten umożliwia syntezę neuroprzekaźników dopaminy i serotoniny. Bliźniętom podawano już podczas leczenia prekursor dopaminy. Wykryta mutacja w genie SPR wykazała, że konieczną jest też suplementacja 5-hydroksytryptofanu – prekursora serotoniny. Po miesiącu od rozpoczęcia leczenia zniknęły problemy Alexis z oddychaniem. Piętnastoletnia dziś dziewczyna prowadzi aktywne życie — między innymi biega i gra w piłkę. Poprawę stanu zdrowia zaobserwowano również u jej brata — chłopiec pisze znacznie wyraźniej i ma mniejsze kłopoty z koncentracją podczas zajęć szkolnych. Klinika w której podjęto się zsekwencjonowania genomu bliźniąt ma już sukcesy na polu leczenia raka oraz diagnozowaniu i leczeniu kilku innych rzadkich chorób, w przypadku których określenie pochodzenia a więc i leczenie jest trudne. Joris Veltman z Radboud University Nijmegen Medical Center w Holandii podsumowuje to bardzo trafnie. „Badanie to stanowi dobry przykład tego, jak diagnostyka genetyczna rzadkiej choroby genetycznej ma bezpośredni wpływ na jej leczenie” — zauważa. Ten sukces pozwala żywić nadzieję, że niedługo w podobny sposób będzie można diagnozować również inne rzadkie choroby o podłożu genetycznym. Z racji tego, że zapadalność na nie jest znacznie mniejsza w stosunku do chorób bardziej popularnych, do których zaliczana jest na przykład miażdżyca, również nakłady na badania są w tym przypadku mniejsze. Niemożliwe jest prowadzenie badań klinicznych na szerszą skalę; problem stanowi również znalezienie specjalistów zajmujących się rzadkimi schorzeniami, o czym najlepiej świadczy przykład bliźniąt Berry — w wieku dwóch lat błędnie stwierdzono u nich porażenie mózgowe, zaś właściwemu leczeniu poddano je dopiero po skończeniu lat sześciu i wykonaniu setek testów. Badania genetyczne są szansą na znacznie szybszą i prostszą diagnostykę, a zatem i wcześniejsze wprowadzenie skutecznego leczenia. Richard Gibbs szacuje, że w ciągu najbliższych trzech do czterech lat możliwe będzie rozwiązanie w ten sposób do 90% problemów związanych z zaburzeniami wywołanymi przez defekty pojedynczych genów. Sekwencjonowanie może dotyczyć całego genomu lub tylko jego odcinków kodujących, czyli egzonów- jest w tym przypadku szybsze. Problemem przy wprowadzaniu metody na szerszą skalę z całą pewnością będą jej koszty- wg Gibbsa całkowity koszt badania bliźniąt wyniósł ok. 100 000 dolarów, w tym 30 000 dolarów za zsekwencjonowanie genomu każdego z bliźniąt. Zajęło to dwa miesiące. Na rynku są jednak firmy podejmujące się sekwencjonowania za 5 000-7500 dolarów. Według naukowców sekwencjonowanie stanie się powszechniejsze, kiedy jego cena spadnie do 1000 dolarów za jednego pacjenta. Dla rodziców chorych dzieci ważna jest przede wszystkim szansa, jaką w ten sposób otrzymują — jest nią możliwość szybszej diagnozy, leczenia a więc i powrotu ich pociech do normalnego życia. Matka bliźniąt podsumowuje: „To śmieszne, kiedy myślę o poświęconym czasie i pieniądzach, które wydaliśmy (my i nasze towarzystwo ubezpieczeniowe) oraz cierpieniu naszych dzieci podczas gdy mogą one mieć tylko raz pobraną krew i otrzymać diagnozę.” Olga Andrzejczak Optogenetyka daje nadzieję na wyleczenie choroby Parkinsona Fot. Nick Koudis/Getty Images Genetyka i biologia eksperymentalna na Uniwersytecie Wrocławskim — coś smacznego dla głodnego wiedzy Moją przygodę ze studiami na Uniwersytecie Wrocławskim rozpoczęłam na kierunku biologia ogólna, a to dlatego, że właściwie sama nie wiedziałam, co ze swoim życiem począć. Wiedziałam, że studia muszą być związane z biologią, jedyną dyscypliną naukową, którą kocham całym sercem. Biotechnologii bałam się jak ognia, gdyż wydawało mi się, że idąc na ten kierunek zamknęłabym się w hermetycznym laboratorium, bez kontaktu z przyrodą, którą tak bardzo przecież uwielbiam. Klamka zatem zapadła i wybrałam biologię ogólną. Uniwersytet Wrocławski — gmach główny Pierwsze lata studiów pozwoliły mi dogłębnie poznać podstawy chemii, biofizyki, matematyki, technik informacyjnych, systematyki botanicznej i zoologicznej, anatomii człowieka, fizjologii roślin i zwierząt, struktury i funkcji komórek, histologii, immunologii, biochemii, biologii molekularnej, mikrobiologii oraz genetyki ogólnej. Przeszłam w ten sposób przez wszystkie poziomy wiedzy związane z biologią. Początek studiów pozwolił mi także zorientować się, w której z tych dziedzin odnajduję się najlepiej. Następnie nadszedł czas wyborów przedmiotów związanych ze specjalizacją, co pozwoliło mi na pogłębienie wiadomości z dziedzin powiązanych z biotechnologią. Zdobyłam umiejętności praktyczne w pracy laboratoryjnej, a dzięki programom z pogranicza bioinformatyki nauczyłam się między innymi konstruować drzewa filogenetyczne i odtwarzać ewolucyjna przeszłość gatunków na podstawie sekwencji nukleotydowej. Moja specjalizacja związana jest w dużej mierze z genetyką, więc najwięcej zajęć laboratoryjnych związanych było z tą tematyką. Budynek Zakładu Cytogenetyki i Specjacji Roślin Czym były do tej pory te lata studiów? Na pewno ukazały spektrum bogactwa biologii. Nie były tylko nudną nauką (bądź, co bądź ważnych, ale jednak — nie oszukujmy się — nie zawsze fascynujących zagadnień) czy też żmudną pracą w laboratorium, były też wyjazdami w teren w celu obserwacji ptaków, łapania i oznaczania płazów, charakteryzowania bezkręgowców czy diagnostyki parazytologicznej. Wszystko to pozwoliło mi na zorientowanie się w bogactwie świata przyrody, myślę, że taka wiedza jest niezbędna do wykonywania w przyszłości zawodu. Nie wyobrażam sobie genetyków, którzy modelowe gatunki zwierząt i roślin znają tylko z podręczników i nie potrafią wyruszyć w teren w celu pobrania niezbędnych próbek. Ponadto możliwość odbycia praktyk w Państwowej Akademii Nauk utwierdziła mnie w przekonaniu, że wiedza zdobyta na studiach biologicznych niewiele różni się od tej biotechnologicznej sensu stricto. Magnolie i tulipany kwitnące w Ogrodzie botanicznym przy Uniwersytecie Wrocławskim Komu polecam te studia? Wszystkim niezdecydowanym osobom, które nie są do końca przekonane czy biotechnologia to kierunek dla nich. Każdej osobie, która chce pogłębić swoją wiedzę w dziedzinach biologicznych i nauczyć się metod badawczych. Nie muszę chyba dodawać, że po ukończeniu studiów pierwszego stopnia na biologii ogólnej można kontynuować studia magisterskie na biotechnologii (oczywiście wiąże się to z rozmową rekrutacyjną, w czasie której sprawdzana jest wiedza merytoryczna z dziedzin biotechnologicznych). Kontynuować naukę można również nadal na biologii eksperymentalnej. Tajemniczy mieszkaniec Wrocławskiego Ogrodu Botanicznego Co po studiach? Absolwenci biotechnologii mogą aplikować na stanowiska w firmach analitycznych, laboratoriach mikrobiologicznych, instytutach badawczych, sanepidzie, laboratorium kryminalistyki. Jeśli ktoś woli środowisko interpersonalne polecam stanowisko przedstawiciela handlowego. Brzmi kolorowo, ale niestety wiadomo, że polskie realia nie są tak barwne. Ja widzę jednak pozytywne zamiany i wierzę, że wyjazd za granicę to ewentualnie chwilowe nabieranie doświadczeń, swoją przyszłość natomiast zdecydowanie chcę związać z naszym krajem. Jest jeszcze jeden mankament: często w ofertach pracy wymagany jest tytuł inżyniera, zatem studenci politechniki są nieco bardziej preferowani na rynku pracy — warto się nad tym zastanowić podejmując ostateczna decyzję dotyczącą studiów. Po biologii eksperymentalnej oprócz wymienionych dla biotechnologii stanowisk można szukać pracy w jednostkach zajmujących się ochroną przyrody, ośrodkach hodowli zwierząt i roślin czy też, po ukończeniu kursu pedagogicznego, pracować w szkolnictwie. Zatem jest to kierunek dla wszystkich głodnych wiedzy i wrażeń związanych z biologią eksperymentalną — palce lizać! Alexandra Co jeszcze można zrobić z GFP? Laser! Naukowcy z Centrum Fotomedycyny Wellmana w Massachusetts General Hospital wykorzystali zmodyfikowane komórki ssacze, syntetyzujące to zasłużone dla biotechnologii białko, do budowy pierwszego biologicznego lasera. Jak mówią badacze, ich główną motywacją do przeprowadzenia tych badań była czysta ciekawość, czy złożone substancje biologiczne, takie jak na przykład białka, mogą być wykorzystane do budowy laserów. Do tej pory w urządzeniach tych jako ośrodków czynnych używano jedynie sztucznie uzyskanych substancji, między innymi (kryształów, roztworów barwników, oczyszczonych gazów). Ciekawość była tym większa, że emisji światła laserowego jak dotąd w przyrodzie nie zaobserwowano. Zaczęto od skonstruowania cylindra o długości ~2,5cm, o odpowiednim układzie optycznym i wypełniono go roztworem GFP. Następnie układ oświetlano pulsującym światłem o właściwej dla wzbudzenia białka długości fali. Po sukcesie, jakim było uzyskanie krótkich impulsów światła laserowego, postanowiono pójść o krok dalej. Ustalono optymalne do tego celu stężenie białka i wyhodowano komórki o odpowiednim poziomie jego ekspresji. Pojedyncze komórki umieszczano pomiędzy dwoma oddalonymi od siebie o 20µm (czyli niewiele więcej, niż średnica komórki) zwierciadłami rezonatora optycznego i wzbudzano podobnie jak roztwór białka. Optogenetyka daje nadzieję na wyleczenie choroby Parkinsona Fot. Nick Koudis/Getty Images Cały eksperyment zakończył się sukcesem. Komórkowy laser zadziałał, emitując jasne impulsy, komórki znosiły to bardzo dobrze, a ich sferyczny kształt działał dodatkowo jak soczewka, zwiększając wydajność urządzenia w porównaniu z roztworem GFP. Według autorów to osiągnięcie może otworzyć drogę dla nowych terapii fotodynamicznych oraz metod obrazowania, dzięki możliwości umieszczenia źródła światła o ściśle określonej długości wewnątrz ciała pacjenta. Zbliża także coraz bardziej dwa odmienne światy: organiczny i elektroniczny. Jak mówi jeden z badaczy, dr Malte Gather: „Może to być szczególnie użyteczne w projektach wymagających interfejsowania urządzeń elektronicznych organizmami żywymi.” Na tym jednak naukowcy nie poprzestają. Mają nadzieję, że zamiast umieszczać komórkę w rezonatorze optycznym uda się… wszczepić jego odpowiednik do jej wnętrza. Mimo, że na pierwszy rzut oka cały projekt wydaje się dość szalony, jak dotąd zespół osiąga same sukcesy. Pozostaje zatem trzymać kciuki za powodzenie przedsięwzięcia oraz śledzić dalsze badania nad tym zagadnieniem. Karolina Hybza Źródła: „Nature Photonics” Publikacja Massachusetts General Hospital Źródło ilustracji Biotechnologia na Politechnice Łódzkiej — nie musisz być matematycznym orłem Wysoki, zielony budynek, szklane drzwi i szeroki hol — to pierwsze, co może zobaczyć przyszły student Wydziału Biotechnologii i Nauk o Żywności Politechniki Łódzkiej. Ja spędziłam tu ostatnie cztery lata i moim zdaniem naprawdę warto studiować biotechnologię właśnie na Politechnice. Dziedzina ta wprawdzie bardzo często postrzegana jest jako kierunek uniwersytecki i w stwierdzeniu tym jest sporo prawdy, zwłaszcza jeśli weźmie się pod uwagę biotechnologię medyczną, jednakże na biotechnologię składa się znacznie więcej. Najprostsza definicja określa ją jako zintegrowane zastosowanie nauk przyrodniczych i inżynieryjnych. Zdobycie wiedzy w obu tych obszarach nie tylko pozwala szerzej spojrzeć na wiele problemów, lecz również po prostu daje większe możliwości przyszłym absolwentom. Jak wyglądają studia? Biotechnologia na Politechnice realizowana jest dwustopniowo — pierwsze trzy i pół roku kończą się obroną pracy inżynierskiej. Na wytrwałych czeka następne półtora roku studiów magisterskich. Dominuje przede wszystkim chemia z przedrostkiem „bio-” we wszystkich możliwych odmianach. Oprócz tego przedmioty typowo inżynierskie, a nawet podstawy marketingu i pewne zagadnienia z zakresu finansów i biznesu- nieocenione jeśli myślisz o otworzeniu własnej działalności w przyszłości, ale również jeśli po prostu dopuszczasz ewentualność pracy w dużej firmie. Dużo jest zajęć laboratoryjnych. Dla mnie szczególnie interesujące były laboratoria z mikrobiologii- przedmiotu, z którym ma się na tych studiach naprawdę sporo do czynienia. Politechnika prowadzi badania jedynie z udziałem mikroorganizmów i tylko z nimi stykają się studenci, zatem ci, którzy spodziewają się doświadczeń z udziałem organizmów większych mogą się rozczarować, choć cała reszta, nieco mniej zainteresowana tym aspektem, odetchnie pewnie z ulgą. Na szóstym semestrze studenci dokonują wyboru specjalizacji, których jest — w ramach dwóch instytutów — aż sześć. Spośród tak szerokiej palety każdy może wybrać to, co interesuje go najbardziej. Moja specjalizacja, technologia fermentacji, przekonała mnie tym, że jej ukończenie dało mi szersze spojrzenie na procesy technologiczne towarzyszące produkcji żywności, w tym wypadku żywności fermentowanej, oraz konkretną wiedzę o tych procesach. Chociaż biotechnologów kojarzy się przede wszystkim z laboratoriami, nie da się ukryć, że ta dziedzina ma także nieco bardziej praktyczny wymiar, który znajduje odzwierciedlenie w przemyśle. Jeśli zatem interesuje cię coś więcej niż tylko znajomość pewnych mechanizmów, jeśli chciałbyś wiedzieć jak możesz wprowadzić swoje pomysły w życie — są to studia w sam raz dla ciebie. Biotechnologia to nie tylko wykłady i laboratoria. Na Wydziale działają dwa koła naukowe — „Kollaps” i „Ferment”, organizowane są liczne konferencje i szkolenia, w ich organizacji uczestniczą również a może przede wszystkim właśnie członkowie kół. Dobrym sposobem na pogłębienie swej wiedzy jest uczestnictwo w „Szkole Chemii” czy też „Szkole Biotechnologii” — w obu przypadkach oprócz zapoznania się z aktualnymi trendami i badaniami uczestnicy mogą nawiązać nowe znajomości i zdobyć cenne doświadczenie. Co roku studenci Politechniki mogą bezpłatnie uczestniczyć w BioForum — międzynarodowym wydarzeniu biotechnologicznym pozwalającym poznać nowości i aktualności dotyczące firm i przemysłu biotechnologicznego w Europie Środkowej podczas którego mają miejsce również ciekawe i niezwykle przydatne szkolenia. Uczelnia oferuje także możliwość wyjazdów w ramach programu Erasmus. Dotyczy on wymiany na rok akademicki, a także zagranicznych praktyk studenckich. Uczelnia współpracuje z kilkudziesięcioma innymi ośrodkami, położonymi, między innymi, w Niemczech, Wielkiej Brytanii, Włoszech, Portugalii i Finlandii. Ci, którzy wolą praktyki w Polsce, mogą je odbywać zarówno w jednostkach naukowych, jak i przedsiębiorstwach przemysłowych. Ja miałam praktyki w Instytucie Biopolimerów i Włókien Chemicznych i muszę przyznać, że były naprawdę ciekawe. Studenci mają również możliwość odbywania praktyk w Polskiej Akademii Nauk. Czym można się zająć po studiach? Możliwości jest wiele, ale ich liczba jest uzależniona od kreatywności absolwenta. Należy sobie zdawać sprawę, że choć biotechnologia na świecie rozwija się dynamicznie, to w Polsce wciąż jest dziedziną stosunkowo nową i wymagającą dalszego rozwoju. Wykorzystanie drzemiących na naszym rynku możliwości jest, być może, zadaniem właśnie absolwentów biotechnologii — tych obecnych i tych, którzy skończą ten kierunek w następnych latach. Przed absolwentami już teraz otwierają się różne możliwości. Program realizowany w trakcie studiów daje wiedzę naprawdę wszechstronną i obejmującą wiele aspektów — zarówno wiedzę przydatną typowo w pracy laboratoryjnej, jak i tą dotyczącą przemysłu, polegającą na sterowaniu procesami technologicznymi. Nie bez znaczenia jest fakt posiadania tytułu inżyniera, kiedy ilość absolwentów z każdej niemal dziedziny jest naprawdę spora, stanowi on pewnego rodzaju wyróżnienie, podkreślając szersze umiejętności kandydata na dane stanowisko. Kiedy powinno się wybrać Politechnikę Łódzką? Jeśli interesuje cię biotechnologia we wszystkich jej aspektach, jeśli chcesz w sposób interesujący i ciekawy zdobywać wiedzę, a o studiach myślisz nie tylko jak o czasie spędzonym nad książkami, lecz okresie inspirującym, ciekawym i pełnym nowych wyzwań — ta uczelnia jest dla ciebie. Wbrew pozorom nie musisz wcale być matematycznym orłem. Taka perspektywa często odstrasza maturzystów od studiowania na kierunkach technicznych; wprawdzie wiedza ta jest potrzebna (co tu kryć, nie ma inżyniera bez znajomości matematyki), ale tak naprawdę do jej opanowania wymagane jest po prostu nieco pracy i systematyczności — wszystko w zasięgu możliwości przeciętnego studenta. Kurs matematyki kończy się po pierwszym roku, później należy jedynie korzystać z nabytych umiejętności. Jeżeli zatem chcesz naprawdę pogłębić wiedzę, zdobyć cenne doświadczenie, a biotechnologia naprawdę cię interesuje — wybierz studia na Politechnice Łódzkiej. Olga Andrzejczak Optogenetyka daje nadzieję na wyleczenie choroby Parkinsona Fot. Nick Koudis/Getty Images Interfejs z naturą Biosensory (czujniki biologiczne) stanowią jedno z najciekawszych wyzwań współczesnej biotechnologii. Bio- stanowi element biologicznie aktywny, natomiast połączony z nim sensor, a zatem czujnik odpowiada za przetwarzanie efektu towarzyszącego reakcji chemicznej na sygnał analityczny. Czujniki biologiczne znajdują zastosowanie w analityce medycznej, biotechnologii, ochronie środowiska, czyli wszędzie tam, gdzie istnieje potrzeba wykrycia określonych substancji bądź pożądanych zjawisk w badanym materiale. Te zminiaturyzowane urządzenia stały się szansą na usprawnienie procesu wykrywania leków. Używa się ich między innymi do testowania aktywności biologicznej nieznanych związków chemicznych. Wprawdzie nie wiadomo na ile prawdziwy obraz zachodzących w organizmie procesów oddają, ale bezsprzecznie noszą w sobie potencjał. Powstają również nowe metody stabilizacji białek — częstych elementów biologicznych biosensora. Naukowcy z Uniwersytetu w Kopenhadze stanęli naprzeciw takiemu wyzwaniu, angażując nowe odkrycia „syntetycznej biologii”. Celem są białka błonowe, ponieważ są one niezbędne w większości podstawowych procesów. Fotosynteza, transport czy sygnalizacja komórkowa opierają się na działaniu białek zanurzonych w błonie komórkowej. Badania mają być zorientowane na zrozumienie w jaki sposób integralne systemy białek błonowych zorganizowane są w naturze, ponieważ jedynie poprzez naśladowanie natury da się odtworzyć funkcjonalny układ biologiczny. Optogenetyka daje nadzieję na wyleczenie choroby Parkinsona Fot. Nick Koudis/Getty Images Łącząc zalety inżynierii genetycznej oraz nowoczesnych struktur, mających naśladować naturalne środowisko błony komórkowej, można unieruchamiać białka membranowe na stałym podłożu z zachowaniem ich funkcji. Duże nadzieje wiąże się z kolistymi strukturami, zwanymi nanodyskami; są to nanometrowej średnicy „formy” dla białek hydrofobowych. Zbudowane z podwójnej warstwy fosfolipidowej, imitują naturalne środowisko membrany komórkowej. Białka, takie jak receptory powierzchniowe, transportery, kanały jonowe, poddane ekstrakcji z udziałem łagodnych detergentów jonowych, tracą funkcjonalność często już po kilku godzinach. Podstawienie całej pojedynczej cząsteczki białka do centrum nanodysku pozwala natomiast utrzymać ją w środowisku wodnym w stanie funkcjonalnym nawet do kilkunastu dni. Co ciekawe, do powstania nanodysków zawierających cząsteczki białka wystarczy połączyć ze sobą komponenty w skład których wchodzi pożądane białko, mieszanina fosfolipidów oraz dodatkowe białko rusztujące, które zamyka się wokół nanodysku niczym pas wokół talii. Struktury te aranżują się same w wyniku oddziaływań hydrofobowych. Pozostałe zalety to oczywiście dostęp do obu stron, zarówno zewnątrz- jak i wewnątrzkomórkowej powierzchni białka, pozwalający na badanie jego interakcji, co byłoby niemożliwe z użyciem całych komórek lub liposomów. Dodatkowo, wyposażenie białka rusztującego bądź badanej cząsteczki w metkę powinowactwa pozwala unieruchomić cały kompleks na specjalnie przygotowanej powierzchni. W ten oto sposób można tworzyć biosensory wyposażone w białka błonowe, wyekstrahowane z błony komórkowej. Otwiera to wiele nowych możliwości, lecz rodzi także pytanie o to, na ile wolno nam modyfikować molekułami życia, które rządzą się wciąż nieznanymi nam często prawami. Miejmy nadzieję, że na to i inne pytania naukowcy znajdą odpowiedź w najbliższej przyszłości. Agnieszka Gołąb Literatura: 1. Bayburt T. H., Sligar C. G., Membrane protein assembly into Nanodiscs, „FEBS Letters”, Vol. 584 (2010), s. 1721-1727. 2. Borch J. et al., Nanodiscs for immobilization of lipid bilayers and membrane receptors: kinetic analysis of cholera toxin binding to a glycolipid receptor, „Analytical Chemistry”, Vol. 80 (2008), s. 6245-52. Dziecko z łona babci — przeszczep macicy już niedługo Mówi się, że matka jest zdolna zrobić wszystko dla własnego dziecka. Często słyszy się o przeszczepach, w których to matki są dawcami nerek czy szpiku. Tym razem w szwedzkim Göteborgu pierwszy raz w historii, matka stanie się dawcą macicy dla swojej córki, by ta mogła urodzić własne dzieci. Dlaczego matka jest najlepszym dawcą? Na dawców organów wybierani są ludzie o możliwie największej z biorcą zgodności antygenów tkankowych. W ten sposób minimalizuje się prawdopodobieństwo odrzucenia przeszczepu. Jak nietrudno się domyślić, matka i dziecko są zdecydowanie bardziej zgodni tkankowo, niż dwie niespokrewnione ze sobą osoby. W wielu przypadkach to „zdecydowanie bardziej” wystarcza, by przy niewielkiej pomocy leków immunosupresyjnych, organizm biorcy nie uznał przeszczepionego organu za intruza i nie zaczął go zwalczać. W historii medycyny znane są przypadki, gdzie układ odpornościowy biorcy w całości rozłożył nowy organ, uznając go za obce ciało. Doniesienia z frontu transplantologii mówią o przygotowaniach do pierwszego przeszczepu macicy, gdzie dawca i biorca to osoby spokrewnione. W 2000 roku podobny przeszczep miał już miejsce w Arabii Saudyjskiej, jednak z powodu braku zgodności tkankowej, nastąpiło ostre odrzucenie przeszczepu i po trzech miesiącach organ musiał zostać usunięty (można o tym przeczytać tutaj). Tym razem lekarze mają nadzieję, że obejdzie się bez komplikacji, a po przeszczepie 25-letnia Sara, która urodziła się bez własnej macicy, będzie mogła starać się o dziecko. Matka i córka twierdzą zgodnie, że przeszczep nie jest niczym nadzwyczajnym, a sama macica jest organem jak każdy inny. 56-letnia Eva Ottosson, matka Sary, jest najlepszym z możliwych dawców. Dodatkowo, jak sama przekonuje, w jej wieku nie planuje się już ciąży, więc organ ten jest jej całkowicie zbędny. W tym miejscu nasuwa się pytanie o to czy przeszczepiona macica będzie w pełni funkcjonalna? Sara planuje począć dziecko metodą in vitro, jednak wciąż nie wiadomo, czy będzie możliwe donoszenie ciąży. Będziemy śledzić ten temat. Więcej informacji znajduje się tutaj. Marta Danch Optogenetyka daje nadzieję na wyleczenie choroby Parkinsona Fot. Nick Koudis/Getty Images
