streszczenie pl

Karina Kwapiszewska – Streszczenie rozprawy doktorskiej
Analiza toksyczności oraz działania terapeutycznego substancji chemicznych jest
najważniejszym etapem w rozwoju nowych leków. Obecnie badania przeprowadza się na
prostych modelach in vitro oraz na zwierzętach. Istnieje szereg przesłanek motywujących
poszukiwanie nowych metod prowadzenia analiz aktywności biologicznej. Wykorzystanie
zwierząt w badaniach budzi kontrowersje natury zarówno etycznej jak i ekonomicznej, jak
również istnieje trudność z odniesieniem otrzymanych wyników do spodziewanego działania
na organizm ludzki. Z drugiej strony dostępne metody in vitro nie stanowią modelu
reprezentatywnego dla złożonego organizmu człowieka. W modelach komórkowych
klasycznie stosowanych do przeprowadzania testów in vitro komórki pozbawione są
trójwymiarowej struktury macierzy międzykomórkowej oraz przestrzennych interakcji
wewnątrz- i międzytkankowych, co skutkuje zmianą morfologii i utratą ich specyficznych
funkcji. Jest to podstawowy powód, dla którego nadal niemożliwe jest całkowite
wyeliminowanie udziału zwierząt w tego typu badaniach.
Obiecującym
narzędziem
w
tworzeniu
nowych
modeli
komórkowych
są
mikroprzepływowe systemy analityczne. Miniaturowe urządzenia oferują szereg korzyści
m.in. możliwość ścisłej kontroli przepływu medium oraz konstrukcji struktur o wymiarach
rzędu kilkunastu mikrometrów, co daje możliwość odtwarzania mikrośrodowisk obecnych
w organizmach żywych (in vivo). Ponadto mikrosystemy umożliwiają obniżenie kosztów
prowadzonych badań, skrócenie czasu analizy oraz automatyzację oznaczeń.
W
niniejszej
rozprawie
przedstawiono
prace
prowadzące
do
opracowania
zintegrowanego systemu bioanalitycznego, wykorzystującego moduł mikroprzepływowy
i kompatybilnego z czytnikiem płytek wielodołkowych, za pomocą którego zostały
przeprowadzone testy aktywności przeciwnowotworowej modelowego związku. Komórki
hodowane były w środowisku mikroprzepływowym w formie sferoidów – kulistych
agregatów o własnościach zbliżonych do tkanki in vivo. Projekt obejmował swoim zakresem
zaprojektowanie i wytworzenie mikroukładu umożliwiającego przestrzenną hodowlę
materiału biologicznego – wymagana była trójwymiarowa topografia mikrostruktur.
Otrzymanie takiej geometrii było możliwe dzięki opracowaniu nowej metody wytwarzania
mikrostruktur
w
poli(dimetylosiloksanie).
Opracowany
moduł
hodowlany
został
zintegrowany z modułami mikroprzepływowymi dedykowanymi automatyzacji oznaczeń.
Ważną częścią pracy był dobór i adaptacja metody analitycznej do określania żywotności
i aktywności metabolicznej komórek hodowanych w postaci trójwymiarowych sferoidów.
Wykorzystano w tym celu detekcję spektrofluorymetryczną: dobrano odpowiedni wskaźnik
fluorymetryczny oraz zintegrowano moduł hodowlany ze spektrofluorymetrycznym
czytnikiem płytek wielodołkowych.
Opracowany system znalazł zastosowanie do analizy aktywności leków o działaniu
cytostatycznym. Liczne przesłanki będące wynikiem rozległych badań literaturowych na
temat wielokomórkowych sferoidów oraz zastosowania urządzeń mikroprzepływowych
w biomimetyce,
pozwalają
oczekiwać,
że
wyniki otrzymane
w zaproponowanym
mikrosystemie będzie można skorelować z wynikami otrzymywanymi in vivo. Systemy tego
typu pozwolą w przyszłości na redukcję liczby zwierząt biorących udział w testach
przedklinicznych potencjalnych leków.