Stworzymy ekosystem w kosmosie,Oswajamy biotechnologię (XIV

Stworzymy ekosystem w kosmosie
Długoterminowe ekspedycje kosmiczne, takie jak loty na Księżyc czy
Marsa, oprócz ogromnych nakładów energii, wymagają odpowiedniego
systemu podtrzymującego życie załogi, którego zadaniem jest
zagospodarowanie odpadów, zapewnienie pożywienia i odpowiedniej
atmosfery oraz ochrona przed promieniowaniem. Podczas planowanej
trzyletniej podróży na Marsa zapewnienie takich podstawowych elementów
jak woda, jedzenie i tlen dla sześcioosobowej załogi oznacza dodatkowy,
trzydziestotonowy bagaż i konieczność jego przechowywania. Okazuje się,
że problem ten można rozwiązać zabierając ze sobą… ekosystem.
MELiSSA (ang. Micro-Ecological Life Support Alternative) to interdyscyplinarny,
międzynarodowy projekt wykorzystujący sztucznie stworzony ekosystem złożony z
mikroorganizmów i roślin wyższych jako narzędzie do stworzenia odtwarzalnego
systemu podtrzymującego życie podczas długoterminowych misji kosmicznych.
Główne zadania MELiSSA to odtworzenie jadalnej biomasy z odpadów i ścieków w
procesie fotosyntezy, a także tworzenie atmosfery i oczyszczanie wody. Działanie
systemu opiera się na zasadach funkcjonowania ekosystemów wodnych, gdzie
poszczególne grupy organizmów tworzą naturalną pętlę zależności. W skład tak
zwanej pętli MELiSSA wchodzi pięć kompartmentów zamieszkałych kolejno przez
termofilne bakterie beztlenowe, bakterie fotoheterotroficzne, nitryfikujące,
fotosyntetyzujące, rośliny wyższe oraz załogę.
W kompartmencie I, zwanym skraplającym, następuje biodegradacja ścieków i
stałych odpadów, które rozkładane są do amoniaku, wodoru, dwutlenku węgla
oraz kwasów tłuszczowych i minerałów. W skład tego przedziału wchodzą
konsorcja beztlenowych termofilnych mikroorganizmów wyizolowanych z
naturalnych środowisk, rozkładające między innymi białka, cukry, celulozę i
ksylan. W celu zwiększenia wydajności degradacji lignin do mieszanki dodano
także grzyby z rodzaju Pleurotus. Kompartment II, zwany mineralizującym,
zawiera fotoheterotroficzną niesiarkową bakterię purpurową Rhodospiryllum
rubrum i odpowiedzialny jest za eliminację produktów pochodzących z
poprzedniego przedziału. Kompartment III, inaczej utleniający, zawiera bakterie
nitryfikujące z rodzaju Nitrosomonas i Nitrobacter, które utleniają otrzymany
wcześniej amoniak do azotanów będących przyswajalnym źródłem azotu dla
występujących w kompartmencie IVb roślin wyższych. W części IVa znajdują się
dodatkowo fotosyntetyzujące sinice Arthrospira platensis. Kompartment IV
odpowiada za wykorzystanie dwutlenku węgla, produkcję pożywienia, uzdatnianie
wody oraz regenerację tlenu dla załogi. Przedział IVb zawiera 8 jadalnych roślin:
pszenicę, pomidory, ziemniaki, soję, ryż, szpinak, cebulę i sałatę. Sinice również
stanowią część jadalnej biomasy. Arthrospira od wieków wykorzystywana jest jako
źródło pożywienia w wielu regionach świata, a także dostępna jest w aptekach
pod nazwą Spirulina.
Pierwsza faza projektu stanowi część badawczo-rozwojową, w czasie której
optymalizowany jest skład poszczególnych kompartmentów, badany jest obieg
pierwiastków, a także opracowywane są parametry poszczególnych bioreaktorów
oraz zwiększana jest wydajność zachodzących procesów (która w każdym
kompartmencie wynosi dziś ponad 70%). Warunki panujące w ekosystemie w
przestrzeni kosmicznej, mimo wielu przystosowań, różnią się od warunków
naturalnych, ze względu na ograniczony skład i objętość poszczególnych nisz,
ściśle regulowany dopływ i odpływ substancji, a także sztuczną grawitację i inny
zakres promieniowania UV i promieniowania jonizującego. Wstępna ocena
wpływu warunków pozaziemskich na działanie systemu dokonywana jest w
przebiegającej równolegle fazie drugiej projektu. Faza trzecia obejmuje
konstrukcję i testowanie rozwiązań fazy pierwszej w warunkach ziemskich i
pozaziemskich, między innymi w ośrodkach w Barcelonie i na Antarktyce. Faza
czwarta to etap doskonalenia technologii, takich jak nowoczesne techniki
tworzenia biofilmu czy sensory biomasy.
Swój wkład w badaniach systemu MELiSSA ma także polska grupa naukowców z
Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii w Gdańsku, zajmująca się analizą
genomu sinic użytych w projekcie. Obecnie trwają badania nad wpływem
środowiska pozaziemskiego na strukturę genomu Arthrospira. Zwiększone
promieniowanie jonizujące i UV oraz mikrograwitacja mogą być przyczyną
potencjalnych mutacji i zaburzać metabolizm sinic oraz innych użytych
organizmów. Dlatego bardzo ważne staje się badanie podłoża genetycznego
czynników istotnych dla bezpieczeństwa załogi, czyli jakości substancji
odżywczych, potencjalnych zmian toksycznych i zdolności do produkcji tlenu. W
tym celu konieczne jest poznanie kompletnej sekwencji genomu Arthrospira.
Sekwencjonowanie genomu sinic z użyciem dwóch równoległych metod – metody
Sangera i pirosekwencjonowania, jakkolwiek niełatwe ze względu na trudności w
izolacji DNA tych organizmów, dobiega końca. Obecnie bakterie poddawane są
testom w warunkach lotu kosmicznego.
To ogromne przedsięwzięcie, skupiające laboratoria z całego świata, ma szansę
zaowocować planowanym lotem na Marsa około 2030 roku.
Monika Kossakowska
Źródła:
http://www.esa.int/SPECIALS/Melissa/index.html
http://nauka.trojmiasto.pl/Sinice-wyslemy-na-Marsa-i-zjemy-je-n35644.html
Bioreaktor do hodowli sinic
Oswajamy biotechnologię (XIV) —
ksenotransplantologia
Człowiek, świnia — jedno serce, czyli kilka słów o ksenotransplantologii
W 2010 roku na Krajowej Liście Osób oczekujących na przeszczep nerki
figurowało 2581 osób. 1340 zgłosiło się pierwszy raz. Czemu w ogóle
poruszać temat transplantacji ogólnie a ksenotransplantacji w
szczególności? Liczby te pokazują, że problem jest pilny i naglący. Nie
wszyscy spośród oczekujących otrzymali potrzebny im do życia narząd.
Spośród oczekujących na nową nerkę w 2010- 48 osób zmarło. Niewiele?
W świetle liczb owszem, ale ludzkiego życia nie sposób mierzyć liczbami.
Statystyki pokazują, że również nie każdy przeszczep który dojdzie do
skutku zakończyć się musi sukcesem. Z odpowiedzią na problem ten stara
się przyjść biotechnologia, a jedynym z proponowanych rozwiązań są
ksenotransplantacje.
Czym jednak w ogóle jest transplantologia? Mianem tym określana jest nauka
zajmująca się przeszczepieniem tkanek, komórek oraz całych narządów z jednego
ciała na inne. Aby przeszczep był udany musi występować zgodność tkankowa,
dawca i biorca powinni zostać właściwie dobrani, należy zastosować dobry płyn
prezerwacyjny oraz metodę prezerwacji dla transplantu, a także dobrać
odpowiednie leczenie immunosupresyjne. Oprócz tego niezbędna jest umiejętność
rozpoznawania oraz leczenia procesu odrzucania narządu, jak również
zapobieganie i leczenie powikłań. Pomimo, iż trwają prace nad powyższymi
aspektami a ich wyniki są obiecujące, znaczące są dysproporcje pomiędzy chorymi
oczekującymi na transplantację takich organów jak serce, wątroba, nerki czy
płuca, a ilością dostępnych narządów. Z tego powodu poszukiwane są wciąż nowe
metody i źródła pozyskiwania organów do przeszczepów, m. in. inżynierię
tkankową, wykorzystanie komórek macierzystych czy właśnie
ksenotransplantacje.
Terminem tym określa się przeszczepianie komórek, tkanek oraz narządów
między różnymi gatunkami. Przeszczep taki jest niestety- z powodu różnic
genetycznych występujących pomiędzy różnymi gatunkami- wysoce niezgodny pod
względem immunologicznym. Skutkiem jest zjawisko odrzucania przeszczepu- w
przypadku gatunków blisko spokrewnionych jego czas jest względnie długi- od
kilku godzin do kilku dni. Natomiast przy dużej odległości filogenetycznej
występuje ono już po kilku minutach. Zaletą ksenotransplantacji wydaje się być
fakt, że dostęp do takiego źródła organów jest znacznie lepszy niż w przypadku
szukania ludzkich dawców, pozwala to planować zabiegi z wyprzedzeniem oraz
pobierać narządy do natychmiastowego przeszczepu. Umożliwia też wcześniejsze
wprowadzanie leczenia immunosupresyjnego.
Ksenotransplantacje w leczeniu chorób
W zwalczaniu jakich schorzeń pomocne mogą być ksenotransplantacje? Obecnie
uważa się, że każdą chorobę leczoną na drodze transplantacji (przeszczep
komórek, tkanek lub narządów od człowieka do człowieka) można również leczyć
za pomocą ksenotransplantacji. Ksenotransplantacje mogą być w przyszłości
użyteczne w przypadku konieczności przeszczepu nerek, serca, szpiku kostnego, a
także w leczeniu chorych na cukrzycę oraz chorobę Parkinsona.
Leczenie dwóch ostatnich z wymienionych schorzeń polegało by na tzw.
komórkowej ksenotransplantacji w celu zastąpienia nie pracujących właściwie ze
względu na zmiany chorobowe specyficznych tkanek lub komórek (komórki
Langerhansa w przypadku cukrzycy i nerwowe przy chorobie Parkinsona) na
zdrowe, pochodzące od zwierzęcego dawcy.
Istnieje też możliwość leczenia niewydolności wątroby poprzez tzw.
ksenotransplantacje pozaustrojowe, co miałoby polegać na krótkotrwałym
łączeniu krwiobiegu człowieka ze zdrową wątroba świni, trzymaną poza ciałem
ludzkim. Miałoby to na celu odciążenie wątroby człowieka aby powróciła ona do
właściwego funkcjonowania lub przynajmniej zyskanie czasu na znalezienie dawcy
ludzkiego.
Skąd ten pomysł?
W 1682 r. przeprowadzona została operacja zastąpienia fragmentu czaszki
pewnego rosyjskiego arystokraty kością pochodzącą od psa. Zdarzenie to jest
uważane za pierwszy udokumentowany zabieg ksenotransplantacyjny. Natomiast
pod koniec wieku XIX popularną metodą leczenia oparzeń było wykorzystywanie
żabiej skóry.
W wieku XX zainteresowano się naczelnymi, upatrując w nich potencjalnych
dawców narządów dla ludzi z uwagi na bliskie pokrewieństwo filogenetyczne, a
także duże anatomiczne i fizjologiczne podobieństwo ich organów do organów
ludzkich. Rozpatrywano przede wszystkim szympansy i pawiany. Na lata 60 tego
wieku datują się pierwsze próby tego typu przeszczepów. Niestety, ich wyniki nie
były zadowalające. Spośród sześciu pacjentom poddanym w 1963 roku w Denver
przeszczepowi nerki pochodzącej od pawiana wszyscy zmarli- najkrótszy czas
życia wynosił 19, najdłuższy 98 dni. Tego samego roku w Nowym Orleanie
dokonano przeszczepu nerek szympansich- spośród 12 pacjentów jeden przeżył
wprawdzie aż dziewięć miesięcy, reszta jednak zmarła przed upływem dwóch
miesięcy.
Kolejne próby ksenotransplantacji również nie były zadowalające. Jedną z bardziej
znanych jest podjęta w 1984 roku próba przeszczepienia nowo narodzonej
dziewczynce serca pobranego od pawiana. Po po przeszczepie podano jej
cyklosporyny. Przeżyła 20 dni, a sprawa znalazła głośny wydźwięk w mediach
(tzw. „Sprawa „Baby Fae”) i wywołała burliwą dyskusję.
Po 1993 roku zaczęto odchodzić od wykorzystywania naczelnych jako dawców
organów do transplantacji. Narządy wewnętrzne pawianów i szympansów są
nieduże więc ich przeszczepianie dorosłym ludziom było trudne. Gatunki te są też
trudne w hodowli, odznaczają się małą płodnością i długim okresem ciąży, a ich
patogeny takie jak BaEV, SIV, STLV, SRV, SFV oraz wirus SV40 są patogenne
także dla ludzi.
Świnia- najlepszy przyjaciel człowieka…
Kiedy naczelni „zawiedli” poszukiwania rozpoczęto wśród gatunków odleglejszych
ewolucyjnie. Casting „wygrała” świnia. Czemu? Duża liczba ras o zróżnicowanej
wielkości pozwala dobrać narząd o wielkości odpowiedniej dla biorcy. Stworzenia
te łatwo poddawać zabiegom inżynierii genetycznej, mają one zbliżone do
człowieka parametry anatomiczne i fizjologiczne, a także takie cechy jak np.
ciśnienie tętnicze. Niektóre świńskie hormony (insulina) a także czynniki
tkankowe (czynnik VIII krzepnięcia) działają również na organizm człowieka a
perfuzja krwi przez świńską wątrobę pozwala na detoksykację chorych będących
w śpiączce wątrobowej.
Oprócz zalet występują także wady, których przyczyną jest dystans filogenetyczny
pomiędzy świnią o człowiekiem. Już po kilku minutach po przeszczepie ma miejsce
nadostre odrzucenie organów. Układ odpornościowy atakuje przede wszystkim
komórki nabłonka naczyń krwionośnych, następuje niedokrwienie i obumarcie
narządu. Leki immunosupresyjne jedynie opóźniają ten proces, zwiększając
ponadto podatność organizmu na drobnoustroje i podnosząc ryzyko wystąpienia
nowotworu. U człowieka za proces ten w przypadku odrzucenia organów
pochodzących od świni odpowiadają ksenoreaktywne przeciwciała skierowane
przeciwko obecnemu na glikolipidach i glikoproteinach antygenowi Gal świni,
który tworzy enzym alfa-1,3-galaktozylotransferaza.
Bariera ta została przełamana w roku 1992, gdy naukowcom z biotechnologicznej
firmy Imutran udało się uzyskać rasę świń zmodyfikowanych odpowiednio przy
pomocy metod inżynierii genetycznej, co niebawem zostało dostrzeżone przez cały
świat medyczny. Właściwości tkanek świń tej rasy zostały zmienione tak, aby
oszukać ludzki układ immunologiczny unikając nadostrego odrzucenia. Dokonane
trzy lata później przeszczepienie świńskiego serca małpom potwierdziło
pokonanie tej bariery- serce pracowało przez 60 dni.
Również nasz kraj ma w tej dziedzinie coś do powiedzenia. Knurek TG 1154,
pierwsza polska świnia modyfikowana genetycznie przyszedł na świat w 2003
roku w Instytucie Zootechniki w Balicach koło Krakowa.
Retrowirusy- ukryte niebezpieczeństwo
W związku ze stosowaniem komórek, tkanek czy narządów pochodzących od świni
pojawia się obawa o ryzyko związane z zakażeniem wirusami dawcy i pokonaniem
przez nie bariery międzygatunkowej. Na drodze właściwego doboru dawcy
narządów i właściwej selekcji stad można wyeliminować większość patogenów, o
wiele większy problem stanowią endogenne retrowirusy świni (PERV, ang.
Porcine Endogenous Retroviruses). Są one bowiem integralną część ich genomu.
Wprowadzenie DNA PERV wraz z przeszczepem do organizmu człowieka może
mieć tragiczne skutki- przeprowadzone badania wykazały patogenność wirusów
PERV wobec komórek ludzkich w warunkach laboratoryjnych.
Inne wirusy świńskie mogące potencjalnie zagrozić pacjentowi to PLHV (ang.
porcine lymphotropic herpesvirus), PCMV (ang. porcine cytomegalovirus) i PCV
(ang. porcine cir-kovirus). Wszystkie są bardzo rozpowszechnione wśród świń i
coraz częściej obejmuje się je programem kontrolnym dla odbiorców
przeszczepów świńskich komórek. Niektórzy lekarze, m. in. specjalista chorób
zakaźnych prof. Peter Collington zauważają, że istnieją być może również inne,
nieznane obecnie patogeny zwierzęce, mogące stanowić niebezpieczeństwo dla
potencjalnych ludzkich biorców pochodzących od zwierząt narządów.
Jednocześnie przebadanie pacjentów poddanych przeszczepom świńskich
komórek nie wykazało zakażenia żadnymi podejrzanymi wirusami. W odpowiedzi
na rodzące się obawy przychodzi też wiele technik pozwalających w badanym
materiale poszukiwać i stwierdzić obecność wirusów. Zaliczyć do nich można m.
in. transmisyjną mikroskopię elektronową (TEM) oraz immunocytochemię (ICC).
Obawy natury etycznej
Ksenotransplantacje są tematem wywołującym liczne pytania dotyczące kwestii
etycznych, religijnych czy światopoglądowych i posiadają zarówno zwolenników
jak i przeciwników.
Obrońcy praw zwierząt sprzeciwiają się traktowaniu zmodyfikowanych
genetycznie świń jako żywych inkubatorów ludzkich narządów. Innym
podnoszonym argumentem jest ten, iż technologia ta wciąż nie jest odpowiednio
dopracowana, aby mogła być stosowana na szerszą skalę. Mimo pokonania
bariery odrzucenia nieostrego, nie wiadomo wciąż jak świńskie narządy będą
funkcjonować w ciele ludzkiego dawcy, ani też jak długo będą działać i na ile
sprawnie.
Również ryzyko opóźnionego ujawnienia się infekcji odzwierzęcych będących
skutkiem transplantacji od dawców zwierzęcych budzi obawy i powinno być brane
pod uwagę w toku dalszych prac z dziedziny ksenotransplantacji.
Duże kontrowersje ze strony etycznej budzi fakt pewnego rodzaju ograniczenie
praw pacjenta poddanego ksenotransplantacji, szczególnie prawa do
anonimowości i prywatności, gdyż podnoszone są głosy o konieczności
informowania przez pacjenta o tym fakcie otoczenia.
Podnoszone są też głosy dotyczące wpływu kwestii religijnych, zależnie od kręgu
kulturowego i wiary uczestników dyskusji. Niezależnie od podnoszonych
argumentów- zarówno za jak i przeciw ksenotransplantacjom, faktem jest iż
technika stanowi jedną z alternatyw przeszczepów pochodzących od dawców
ludzkich, których wciąż jest za mało. Z drugiej strony badania wciąż trwajązarówno nad jej udoskonaleniem, jak i znalezieniem rozwiązań alternatywnych.
Być może przyszłość rozwieje niektóre z obecnych obaw, przynosząc rozwiązanie
związanych obecnie z ksenotransplantacjami problemów. Możliwe jest również
znalezienie technik alternatywnych- mniej ryzykownych i ekonomiczniejszych czy
budzących mniejsze wątpliwości etyczne. Jakkolwiek się nie stanie, obecnie
ksenotransplantacja jest dziedziną rozwijającą się- czas pokaże w jakim kierunku.
Olga Andrzejczak
Literatura:
Ogólne aspekty ksenotransplantacji,
(www.biotechnolog.pl) 2009-12-09
Jarosław
Zdzisław
Kuźmicz
Organizmy genetycznie zmodyfikowane. Materiały szkoleniowe. Polskie
Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych Oddział Wielkopolski , Poznań,
2007.
Infekcje wirusowe w ksenotransplantacjach i strategie ich wykrywania . U.
Mazurek i wsp., Biotechnologia, 1 (72) 125–132 2006.
Biotechnologiczne i medyczne podstawy ksenotransplantacji, Z. Smorąg i wsp.,
Ośrodek Wydawnictw Naukowy, Poznań 2006
Uzyskiwanie świń wykorzystywanych w ksenotransplantacji, J. Jura i wsp.,
Biotechnologia, 1 (72) 151- 158 2006
Ksenotransplantacja – możliwości i ograniczenia, Z. Smorąg, R. Słomski, NAUKA,
4/2005,133-148.
Pierwszy przeszczep wątroby zmodyfikowanej genetycznie, Anna Gumułka
(www.naukawpolsce.pap.pl), 2005- 03-18
Z pewnym opóźnieniem, publikujemy już ostatni tekst z naszego cyklu.
Być może jest jeszcze coś o co chcielibyście zapytać. Piszcie do nas. Na
pewno nie pozostaniemy obojętni!
Oswajamy biotechnologię (X) —
probiotyki
Probiotyki — z czym to się je?
Jogurt probiotyczny — kto z nas o nim nie słyszał? Stoi na półce w każdym
hipermarkecie, znajdziemy go też w mniejszym sklepie spożywczym. Z
ekranu telewizora uśmiechnięta pani uświadomi nas jak bardzo jest
korzystny dla naszego zdrowia. Podobnie probiotyczne kapsułki, które
przepisuje nam lekarz. Tylko o co właściwie chodzi? I jaki to ma związek z
biotechnologią? Bo związek ma niewątpliwie.
Już starożytni doceniali dobroczynny wpływ bakterii fermentacji mlekowej na
zdrowie człowieka, ale na znane nam dziś jogurty i kupowane w aptekach kapsułki
świat musiał jeszcze długo poczekać. Dopiero w XIX wieku Pasteur (tak, ten od
pasteryzacji, znany wszystkim ze szkoły) wspólnie z Jaubertem zainteresowali się
antagonizmami występującymi pomiędzy wybranymi szczepami bakteryjnymi.
Potem na scenę dziejów wkroczył niejaki Ilia Miecznikow, rosyjski mikrobiolog i
laureat nagrody Nobla z medycyny. Wykazał on, że spożywanie jogurtów i kefirów
ma korzystny wpływ na zdrowie człowieka dzięki zawartym w nich bakteriom
fermentacji mlekowej. Jego ówczesne spostrzeżenie z pewnością zadziwiło
niejednego i trudno się dziwić [pauza] był to zaledwie początek XX wieku:
Czytelnik, który posiada małą wiedzę w tej dziedzinie, może być zdziwiony moimi
zaleceniami, aby spożywać duże ilości bakterii ponieważ ogólnie panuje
przekonanie, że są one szkodliwe. Ta opinia jest błędna. Istnieje wiele
dobroczynnych bakterii, wśród których pałeczki kwasu mlekowego zajmują
poczesne miejsce.
Dziś termin probiotyk jest powszechnie znany. Co jednak oznacza? Jako pierwsi
zdefiniowali go w 1965 roku Lilly i Stillwell stwierdzając, że jest to substancja lub
organizm, który wpływa na równowagę mikroflory jelitowej. Sama nazwa wywodzi
się z greki, w dosłownym tłumaczeniu oznacza dla życia. Przyjmowana obecnie
definicja, autorstwa Fullera określa probiotyk jako żywe mikroorganizmy, których
spożycie korzystnie wpływa na organizm gospodarza przez poprawę równowagi
mikroflory jelitowej.
Aby można było uznać dany mikroorganizm za probiotyczny, musi on należeć do
naturalnej ludzkiej mikroflory jelitowej, mieć ściśle określoną — z zastosowaniem
metod biologii molekularnej — przynależność gatunkowa oraz rodzajową,
cechować się odpornością na działanie soku żołądkowego oraz soli żółciowych,
wykazywać zdolność adherezji do nabłonka jelitowego oraz kolonizacji jelita,
cechować się aktywnością antagonistyczną w stosunku do typowych
drobnoustrojów patogennych przewodu pokarmowego oraz nie wykazywać
aktywności chorobotwórczej czy działania toksycznego. Poszukiwanie właściwych
szczepów jest już domeną biotechnologów.
Spośród bakterii kwasu mlekowego właściwości probiotyczne wykazane zostały
dla zaledwie kilku opatentowanych szczepów. Można wśród nich wymienić
Bifidobacterium bifidum i Bifidobacterium lactis Bb12, szczepy bakterii z rodzaju
Lactobacillus: L. rhamnosus GG, L. acidophillus LB, L. plantarum 299v, L.
johnsonii Lal, L. casei Shirota, L. fermentum KDL, L. reuteri, szczepu
Enterococcus SF68. Stwierdzono je też dla drożdży Saccharomyces boulardii.
Jak jednak działają probiotyki? Nowo narodzone niemowlę nie posiada jeszcze
własnej mikroflory, jednakże już w pierwszych godzinach życia rozpoczyna się
kolonizacja jego organizmu. Skutkiem jest cały szereg reakcji immunologicznych,
co sprzyja właściwemu kształtowaniu układu odpornościowego. Następnie w
ciągu życia człowieka skład ten ulega różnym modyfikacjom, na co wpływa szereg
czynników- zarówno genetycznych, jak i związanych z wpływem środowiska. Do
tych drugich należy sposób odżywiania się oraz rodzaj spożywanego pokarmu. W
tym miejscu istnieje pole dla działań mających na celu optymalizację- zarówno pod
względem ilości jaki i jakości mikroflory jelitowej. Jest tu zatem miejsce dla
probiotyków.
W organizmie żywym (in vivo) probiotyki mają selektywnie wpływać na mikroflorę
jelitową, wytwarzać enzymy i krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe a także
wpływać na układ immunologiczny. Mechanizm ich działania nie jest jeszcze do
końca poznany, chociaż podejrzewa się, że podstawą jest konkurencja o receptor
pozwalający na adherezję do nabłonka jelitowego a także o substraty do
fermentacji. Obserwowano, że przy prawidłowym składzie oraz stanie mikroflory
10
jelitowej nawet doustne przyjęcie dawki 10 enteropatogennych bakterii nie
kończyło się rozwojem choroby. Natomiast w sytuacji odwrotnej- osłabieniu
mikroflory jelitowej- nawet niewielka liczba patogenów może spowodować
chorobę.
Probiotyki wykorzystywane są z jednej strony w celach leczniczych z drugiej- w
profilaktycznych. W jakich chorobach użyteczne może być działanie probiotyków?
Dotychczasowe badania kliniczne potwierdziły ich skuteczność w leczeniu między
innymi ostrych biegunek u dzieci (pochodzenia rotawirusowego), w leczeniu i
zapobieganiu alergiom pokarmowym a także w zapobieganiu karcynogenezie i
leczeniu nowotworów. W ostatnim z przypadków japońscy badacze stwierdzili, że
codzienne spożywanie L. casei może opóźniać nawrót nowotworu pęcherza
moczowego, po roku nawrót stwierdzono u 83% chorych z grupy kontrolnej,
podczas gdy w grupie badanej, otrzymującej szczep probiotyczny było to 51%.
Probiotyki w celach profilaktycznych dodawane są natomiast głównie do
fermentowanych napojów mlecznych, stąd znane powszechnie jogurty
probiotyczne.
Z pojęciem probiotyku wiążą się jeszcze dwa inne, które również warto znać, a
mianowicie prebiotyk i synbiotyk. Pierwszy z nich jest składnikiem pożywienia
wykazującym odporność na działanie enzymów trawiennych w przewodzie
pokarmowym, który selektywnie pobudza wzrost i/lub aktywność określonych
szczepów bakterii jelitowych cechujących się potencjalnie korzystnym wpływem
na organizm gospodarza. Czym jest synbiotyk? Nazywamy tak kombinację pro- i
prebiotyku, wykazującą efekt synergistyczny.
Jaka jest przyszłość probiotyków? Badania w tej dziedzinie trwają. Być może już
niedaleka przyszłość pokaże nowe i zaskakujące rozwiązania w tej dziedzinie.
Nieduża jeszcze liczba szczepów o udowodnionych badaniami właściwościach
probiotycznych otwiera pole działania dla biotechnologów — tych obecnych, ale
też tych, którzy biotechnologami zostaną niebawem.
Olga Andrzejczak
Bioreaktor do hodowli sinic
Literatura:
Biernasiak Joanna, Liżewska Katarzyna, Libudzisz Zdzisława, Probiotyki jako
alternatywa dla antybiotyków, „Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej. Chemia
spożywcza i biotechnologia”, z. 70 (2006).
Heczko Piotr B., Strus Magdalena, Jawień Mirosław, Szymański Henryk,
Medyczne zastosowanie antybiotyków, „Wiadomości Lekarskie” LVIII (2005).
Trafalska Elżbieta, Grzybowska Krystyna, Probiotyki — alternatywa dla
antybiotyków?, „Wiadomości Lekarskie” LVII (2004).
Już wkrótce Oswajamy komórki macierzyste Dagmary Holm.
Zdecydowany
macierzysta
jak
komórka
Komórki macierzyste mogą przekształcić się w dowolny, jeden z 226 (lub
250, w zależności od źródła) typów komórek, które tworzą organizm.
Wyniki ostatnich badań w McMaster University pokazują jednak, że
komórka macierzysta od momentu powstania dokładnie wie, w komórkę
jakiej tkanki ma się przemienić i uparcie do tego dąży. Mało tego, potrafi
wyrazić swoje niezadowolenie, gdy coś pomiesza jej szyki.
Do niedawna w gronie badaczy zajmujących się komórkami macierzystymi
panowało przekonanie, że każda komórka macierzysta do pewnego momentu ma
szereg możliwości specjalizacji. Dodatkowo twierdzono, że wszystkie komórki
macierzyste, które składają się na przyszły organizm, pozostają aktywne w takim
samym stopniu, (w przybliżeniu) w tym samym czasie.
Specjalizacja konkretnych komórek pluripotencjalnych, jest ściśle powiązany ze
sposobem upakowania DNA w komórce. Organizację nici DNA na histonach,
wykrywają przystosowane do tego białka błonowe i to one kierują komórkę na
konkretną drogę rozwoju. Co więcej, jeśli komórka przekształci się w z góry
zaplanowaną tkankę, powstanie z niej do pięciu razy więcej komórek w przypadku
krwi i nawet do dwunastu razy więcej w przypadku neuronów, niż gdyby daną
komórkę sztucznie „przeprogramować” na inny typ. Takie wnioski wysunęli w
swojej ostatniej publikacji o komórkach macierzystych tworzących krew i
połączenia nerwowe Mick Bhatia i jego zespół z McMaster University.
Badania nad molekularnymi podstawami organizacji komórek macierzystych
pozwalają na dokładniejsze planowanie metod leczenia oraz kolejnych
eksperymentów, których przecież co dzień wykonuje się w instytutach na całym
świecie setki, jeśli nie tysiące. W Stem Cell and Cancer Research Institute zespół
Bhatia planuje kolejne badania, tym razem na komórkach tworzących skórę.
Jak widać, komórki macierzyste są uparte i zdeterminowane w działaniu.
Jakiekolwiek zmiana z góry zaplanowanych celów, skutkuje dużo mniejszą ilością
podziałów. Bhatia podsumowuje to zjawisko: „Możesz zmusić komórkę, która
miała dać początek neuronom, by zaczęła dzielić się w komórki krwi, tak jak
możesz zmusić turystę, by zamiast na Jamajkę pojechał na Alaskę. Zrobi to, ale nie
będzie bardzo szczęśliwy”.
Źródło:
1. Oryginalna publikacja: Cell
2. Bezpłatny skrót: Science Daily.
Marta Danch
Bioreaktor do hodowli sinic
Biznes w biotechnologii —
unikatowe studia podyplomowe JCI
i WBBiB UJ
Czy prowadzenia biznesu w biotechnologii można się nauczyć?
Jagiellońskie Centrum Innowacji (JCI), które we współpracy z Wydziałem
Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego
przygotowało unikatową ofertę studiów podyplomowych „Biznes w
biotechnologii”, twierdzi stanowczo, że tak.
„Pomysł na utworzenie interdyscyplinarnych studiów podyplomowych
dotyczących przedsiębiorczości w naukach przyrodniczych (life science) zrodził
się jako potrzeba czasów — mówi dr Tomasz Panz, adiunkt na Wydziale Biochemii,
Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego i zarazem kierownik
studiów. „Od lat obserwujemy losy absolwentów biotechnologii i widzimy jak
wielu z nich niestety opuszcza Polskę. Z punktu widzenia naszego kraju to
marnotrawstwo zdolni, świetnie wykształceni ludzie nie znajdują swojej niszy
zawodowej na miejscu.” — dodaje dr Panz.
Ideą studiów podyplomowych „Biznes w biotechnologii” jest wykształcenie grupy
menedżerów, czy też naukowców przygotowanych do prowadzenia działalności
gospodarczej zorientowanej na transfer technologii i komercjalizację badań
naukowych. Studia mają na celu promocję przedsiębiorczości branży life science,
motywować do zakładania nowych firm.
Warto zauważyć, że inicjatywy zmierzające do uruchamiania nowych kierunków
studiów będących połączeniem interdyscyplinarnych dziedzin nauki są w Polsce
rzadkością. Jednakże dr Panz uważa, że przedsięwzięcie to ma ogromną szansę
powodzenia z uwagi na zapotrzebowanie na nowatorskie firmy w skali kraju.
Wydaje się, że to XXI wiek będzie wiekiem rozkwitu biotechnologii w Polsce.
Świadczy o tym liczba powstających ostatnio firm, szczególnie w zakresie szeroko
pojętej biotechnologii medycznej oraz dobre perspektywy ekonomiczne widoczne
w tej branży. Te przesłanki wskazują na potrzebę kształcenia specjalistycznej
kadry o szerokich horyzontach: od ekonomii, poprzez zarządzanie, do wiedzy z
zakresu life science i ochrony własności intelektualnej. To jest właśnie zadanie
tworzonych studiów podyplomowych.
Kwalifikacje absolwenta:
Absolwent studiów podyplomowych „Biznes w biotechnologii” uzyska wiedzę
teoretyczną i stosowaną dotyczącą praktycznych aspektów prowadzenia
działalności gospodarczej w biznesie life science (organizacja i zarządzanie
przedsiębiorstwem), ze szczególnym uwzględnieniem biotechnologii oraz przy
założeniu intensywnego wdrażania procesów transferu technologii i zarządzania
innowacjami.
• Absolwent zdobędzie umiejętności organizowania pracy zespołowej i kierowania
zespołami oraz skutecznego komunikowania się, negocjowania i przekonywania.
• Absolwent zostanie przygotowany do pracy w: przedsiębiorstwach działających
w obszarze biotechnologii i przemysłów pokrewnych, jednostkach zaplecza
naukowo-badawczego przemysłu biotechnologicznego i przemysłów pokrewnych.
• Absolwent będzie przygotowany do pracy na stanowiskach: specjalistycznych w
systemie zarządzania, menedżerów średniego i wyższego szczebla, doradców i
konsultantów w organizacjach o charakterze gospodarczym lub publicznym, a
przede wszystkim do prowadzenia własnej działalności gospodarczej.
Innowacyjność oferty:
1) Wykładowcy to przede wszystkim praktycy (menedżerowie, członkowie kadry
zarządzającej) rozwijający przedsiębiorstwa w branży life science, w tym goście
spoza granic Polski — eksperci z zakresu transferu technologii, marketingu i
zarządzania z Wielkiej Brytanii, Rosji i Stanów Zjednoczonych, Szwecji; Wykłady
teoretyczne dotyczące nauk przyrodniczych będą realizowane pracowników
naukowych Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu
Jagiellońskiego w Krakowie.
2) Projekt zakłada współpracę z Partnerami — czołowymi polskimi uczelniami
prowadzącymi nauczanie w zakresie biotechnologii;
3) Przy wykorzystaniu zasobów Partnerów część wykładów odbywać się będzie w
trybie video-konferencji (zajęcia prowadzone w miejscu lokalizacji uczelni
partnerskiej);
4) Podstawą zajęć będą analizy przypadków (case studies).
Dalsze, bardziej szczegółowe informacje na temat studiów „Biznes w
biotechnologii” można znaleźć na stronie JCI. Rekrutacja potrwa do połowy
września.
Bioreaktor do hodowli sinic
Oswajamy biotechnologię (VI) —
fitoremediacja
Fitoremediacja naturalną metodą oczyszczania zanieczyszczonego
środowiska
Biotechnologia nie zawsze musi wiązać się z genetyczną modyfikacją
organizmów żywych. Jednym z działów biotechnologii środowiskowej jest
fitoremediacja, czyli wykorzystywanie roślin o naturalnych zdolnościach
neutralizacji różnych zanieczyszczeń do ich usuwania ze środowiska lub
uczynienia ich mniej toksycznymi. Rośliny coraz częściej wykorzystuje się
do przywrócenia równowagi biologicznej terenów poprzemysłowych oraz
silnie zurbanizowanych.
Wykorzystywane w fitoremediacji rośliny muszą spełniać kilka warunków:
tolerować wysokie stężenie zanieczyszczeń, akumulować ich duże ilości w
częściach nadziemnych oraz gromadzić dużą ilość biomasy. G atunki najczęściej
wykorzystywane w tej innowacyjnej technologii pochodzą z rodzin Brassicaceae
(metale ciężkie), Poaceae (metale ciężkie i związki organiczne), Fabaceae (metale
ciężkie), Asteraceae (metale ciężkie i związki radioaktywne), Salicaceae (metale
ciężkie i związki organiczne) oraz Chenopodiaceae (sól, metale ciężkie i WWA).
Rośliny mogą pobierać zanieczyszczenia korzeniami, kłączami lub rozłogami, a
także poprzez liście i młode pędy. Dalej są one transportowane i akumulowane w
łatwych do zebrania organach. Po ich zbiorze można je utylizować poprzez
spalenie lub odzyskać ( w przypadku niektórych metali ciężkich, np. platyny).
Bioreaktor do hodowli sinic
Rośliny wykształciły wiele mechanizmów obronnych. W przypadku metali ciężkich
są to strategie zmiany pH w otoczeniu korzeni, zatrzymanie metali ciężkich na
powierzchni korzeni oraz w ich wytworach z wykorzystaniem kalozy i kwasu
poligalakturonowego, który jest wydzielany do roztworu glebowego, a także
wchodzi w skład ściany komórkowej. Strategie tolerancji obejmują syntezę
metalotionein, białek bogatych w cysteinę zawierającą grupę tiolową (-SH)
posiadającą zdolność wiązania metali. W wyniku tego białka te mogą pełnić
funkcję stabilizatora metali (w tym również mikroelementów). Inną grupą białek
są fitochelatyny. Powstają one na drodze enzymatycznej z glutationu. Podobnie
jak metalotioneniny są one bogate w cysteinę. Kompleksy fitochelatyna-metal
zostają oddzielone od reszty komórki i gromadzone w wakuoli. Rośliny posiadają
także zdolność syntezy kwasów organicznych (kwas cytrynowy, jabłkowy,
szczawiowy), a także aminokwasów (histydyna i prolina) wiążących i
neutralizujących jony metali.
W praktyce najczęściej wykorzystuje się proces fitoekstrakcji, w którym rośliny
pobierają zanieczyszczenia systemem korzeniowym i przemieszczają je do części
nadziemnej, pozwalając na usunięcie ich z gleby. Do tego celu wykorzystywane
mogą być gatunki jednoroczne (np. słonecznik, kukurydza, rzepak), a także
wieloletnie (wierzba wiciowa, hybrydy topoli i miskanta).
Fitoremediacja jest technologią relatywnie tanią i przyjazną dla środowiska
naturalnego. Dzięki zastosowaniu odpowiednich gatunków możemy równocześnie
usunąć wiele zanieczyszczeń. Również pod względem technicznym jest ona
technologią prostą w użyciu, ponieważ wykorzystuje powszechnie stosowane
zasady agrotechniki. Niestety fitoremediacja posiada także pewne ograniczenia.
Proces usuwania zanieczyszczeń przez rośliny jest długotrwały i wynosi od 3 do 5
lat. Dodatkowym czynnikiem limitującym jest możliwość przypadkowego
ograniczenia wzrostu roślin, obejmujących suszę, powódź lub choroby.
Zanieczyszczenia mogą również wnikać do łańcucha pokarmowego, np. gryzoni
lub owadów, mimo to fitoremediacja jest technologią coraz częściej stosowaną i
przynoszącą zadowalające rezultaty.
Katarzyna Kamel
Źródło:
1. Gawroński S., Fitoremediacja a tereny zieleni, Zieleń miejska, Nr 10 (2009).
2. Hall J.L., Cellular mechanisms for heavy metal detoxification and tolerance,
Journal of Experimental Botany, Vol. 53 (2002), s.1-11.
Już jutro Etyka badań na zwierzętach — dylematy czułego barbarzyńcy
Martyny Franczuk.
Biotechnologia na UJ — co to jest
„biotech” i czym to „się je”?
Co to jest „biotech” i czym to „się je”? I dlaczego akurat Wydział
Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii? Jako świeżo upieczona absolwentka
Uniwersytetu Jagiellońskiego postaram się przybliżyć nieco życie
magistranta biotechnologii na najstarszej polskiej uczelni.
Studiować biotechnologię planowałam już w drugiej klasie liceum — od wielu lat
interesowałam się szeroko pojętą biologią (genetyką, mikrobiologią, biochemią),
więc gdy tylko usłyszałam o tym kierunku postanowiłam zdawać na Wydział BBiB.
Dlaczego Uniwersytet Jagielloński? Bo mieszkam od urodzenia w Mieście Królów
Polskich, więc nie wiązało się to dla mnie z przeprowadzką. Jednakże kierunek ten
ściąga młodych ludzi z całego kraju — na moim roku przynajmniej połowa
studentów pochodziła z innego miasta (z tak odległych stron, jak Pomorze czy
nawet zagranica). Fakt ten, jak również liczba ubiegających się o indeks (9 osób
na 1 miejsce) świadczył niejako o wyjątkowości tych studiów, o czym miałam
okazję się przekonać w ciągu następnych pięciu lat.
Po pierwsze — nauka
Do przyjęcia na studia biotechnologiczne na WBBiB należy przedstawić wyniki
egzaminu maturalnego z dwóch z czterech możliwych przedmiotów: biologii,
chemii, fizyki lub matematyki. Te dziedziny są też rozszerzane przez pierwsze dwa
lata, czemu służą intensywne kursy między innymi biologii komórki, biochemii,
mikrobiologii genetyki molekularnej, chemii ogólnej i organicznej i fizycznej, fizyki
oraz matematyki i statystyki. W programie studiów oprócz przedmiotów
ramowych (ogólnych, podstawowych) jest także wiele kursów do wyboru, w
zależności od zainteresowań — jak chociażby fitochemia, mikroskopia
fluorescencyjna i konfokalna, badanie DNA dla celów sądowych, molekularne
podłoże patogenności bakterii, wirusologia medyczna, biosynteza białka, czy
techniki transferu genów — dzięki temu każdy może znaleźć coś dla siebie. Poza
przedmiotami bardziej „ścisłymi” jest też wiele typowo biotechnologicznych (z
naciskiem na „techno”), takich jak metody biotechnologiczne w ochronie
środowiska, biotechnologia przemysłowa, czy inżynieria bioprocesowa. Do tego
należy dodać obowiązkowe kursy, wprowadzające do pracy in silico, na przykład
bioinformatykę i modelowanie molekularne (które, co muszę dodać, albo się
kocha, albo nienawidzi), jak również przedmioty humanistyczne — bioetykę,
ekonomię oraz prawo w biotechnologii. W ramach studiów konieczne jest również
odbycie miesięcznej, wakacyjnej praktyki zawodowej, zaliczenie języka
angielskiego (niektóre kursy są też w nim prowadzone) oraz seminariów
magisterskich.
Po drugie — praca
Cała zdobyta przez nas wiedza to jednak tylko połowa sukcesu — istotnym celem
jest bowiem zdobycie doświadczenia, a więc przełożenie teorii na praktykę —
pracę laboratoryjną w pracowni specjalizacyjnej. Chętni do potocznego „labu”
przybywają już nawet po drugim roku studiów, gdzie zazwyczaj pod okiem
starszych magistrantów lub doktorantów uczą się od podstaw hodowli komórek,
obserwacji mikroskopowych, technik elektroforetycznych i chromatograficznych,
PCR, cytometrii przepływowej itp. Wybór pracowni jest oczywiście uwarunkowany
osobistymi zainteresowaniami i w większości przypadków obejmuje przejście
przez casting, organizowany przez pracowników danego zakładu. Po pomyślnym
przesłuchaniu i nabyciu niezbędnych podstawowych umiejętności rozpoczyna się
pracę nad własnym projektem magisterskim (który zwykle jest częścią większego,
realizowanego przez promotora naszej pracy lub także innych pracowników
zakładu), którego zwieńczeniem, oczywiście po uzyskaniu wystarczających
wyników, jest praca magisterska. Wiele osób w trakcie realizacji takiego projektu
decyduje się także na kilkumiesięczny wyjazd zagraniczny w ramach programu
Socrates/Erasmus, który nie tylko pozwala nabyć cenne doświadczenie w pracy
laboratoryjnej w obcym kraju, ale także jest okazją do zawarcia nowych
znajomości i poznania życia „na zachodzie”. Wydział posiada szeroką ofertę
wyjazdów do takich europejskich krajów jak: Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania,
Holandia, Niemcy, Szwecja, Turcja, Wielka Brytania, Węgry, czy Włochy.
Niektórzy absolwenci powracają w miejsca poznane dzięki temu wyjazdowi i
kontynuują pracę badawczą w ramach studiów doktoranckich.
Podsumowując: 5 lat studiów to zaliczenie 300 punktów ECTS (The European
Community Course Credit Transfer System) i ponad 3000 godzin zajęć (nie licząc
wielu spędzonych nad zgłębianiem różnorakiej wiedzy), a także niezliczone chwile
frustracji (gdy wyniki w labie nie zachęcają do dalszej pracy) i niewyobrażalnego
szczęścia („wreszcie mi wyszło!”). Wspomnienia z pewnością pozostają na całe
życie.
Po trzecie — rzeczywistość, czyli mam dyplom, i co teraz?
Czy warto studiować biotechnologię? Na to pytanie nie ma jednoznacznej
odpowiedzi, gdyż wszystko zależy od nas — czy w tym gąszczu wiedzy
odnajdziemy coś, co nas zafascynuje, czy odnajdziemy pasję w tym co robimy.
Studia te nie należą do najlżejszych — jest wiele ciężkich przedmiotów, przez
które zarywa się noce, a przed egzaminem dostaje gęsiej skórki. Lecz nawet Ci,
którzy za „wkuwaniem” nie przepadają są w stanie zaliczyć wszystkie kursy (przy
odrobinie wkładu własnego oraz… szczęścia), a ci „leniwi labowo” — uzyskać
kilka wyników, które opiszą w pracy magisterskiej. Na koniec wszyscy opuszczają
uczelnię z dyplomem i tytułem magistra biotechnologii. Co potem? Po zrobieniu
szybkiego researchu w Internecie i gazetach przyznać muszę, że rynek pracy w
Krakowie i okolicach oferuje osobom z takim wykształceniem posadę co najwyżej
przedstawiciela handlowego firmy medycznej lub pokrewnych. Zapewne wielu z
nas nie będzie usatysfakcjonowanych tym stanem rzeczy — bo na co nam w takim
razie techniki rekombinacji DNA, czy cykl życiowy bakteriofaga λ? Gdzie
wykorzystamy umiejętność oczyszczenia białka na HPLC, czy analizy FACS?
Alternatywą tej sytuacji — dla tych, którym odpowiada praca badawcza — jest
oczywiście kontynuowanie przygody z labem pod postacią studiów doktoranckich.
Tu pojawia się kolejny problem — stypendia doktoranckie są w Polsce wciąż
rażąco niskie w porównaniu do uczelni zagranicznych. A o czym młoda osoba po
studiach by marzyła, jeśli nie o usamodzielnieniu się w pełni, wyprowadzeniu się z
domu rodzinnego i utrzymaniu się samodzielnie? Niestety w obecnej sytuacji nie
ma co na to liczyć, a osoby decydujące się na pozostanie na uczelni macierzystej
muszą liczyć na pomoc ze strony rodziny.
Jestem jedną z tych osób, które pozostają w kraju, na tej samej uczelni, w tym
samym mieście. Chcę nadal prowadzić badania w tematyce, którą się zajmowałam
w czasie studiów magisterskich, gdyż jest to moja pasja. Odbyłam wyjazd w
ramach programu Socrates/Erasmus, pracowałam 5 miesięcy w Holandii i wiem
jak wygląda „robienie Science” przez duże S, przy jednoczesnym braku
wątpliwości czy będzie za co opłacić mieszkanie przez następny miesiąc. Zachód
stoi otworem dla osób z dyplomem takim jak mój i przy odrobinie szczęścia można
załapać się na ciekawy PhD program, podczas którego nie trzeba będzie
podśpiewywać sobie parodii piosenki Lady Gagi „Bad Project” . Większość moich
rówieśników wyjeżdża lub wyjechała już z Polski, aby szukać lepszego i bardziej
opłacalnego życia za zachodnią granicą.
A ja? Ja nie chcę wyjeżdżać, bo moje życie jest tutaj. Nie chcę zaczynać
wszystkiego od początku, od nowych miejsc i nowych twarzy. Poza wszelkimi
aspektami rodzinnymi, nie chcę zostawiać laboratorium, w którym pracuje mi się
wspaniale od trzech lat. Kocham to, co robię i widzę potencjał w wielu rzeczach,
które dokonujemy razem w grupie badawczej, której mam szczęście być częścią.
Chcę nadal odkrywać siebie w swoich zainteresowaniach — odkrywać siebie jako
naukowca. A rzeczywistość? Jest jaka jest, więc zaciskam zęby, licząc na to, że za
kilka lat nie będę żałować dziś podjętych decyzji. Mam nadzieję, że się nie
przeliczę.
Kilka informacji o WBBiB UJ
Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii (nazwa od czerwca 2006) został
powołany na mocy uchwały Senatu UJ z dnia 23 kwietnia 2002 roku. Jego historia
sięga jednakże roku 1970, kiedy powstał Instytut Biologii Molekularnej (z
połączenia Katedry Biochemii i Biofizyki oraz Katedry Fizjologii Roślin).
Następnie, Instytut Biologii Molekularnej uległ przekształceniu w Instytut Biologii
Molekularnej i Biotechnologii, po czym stał się Wydziałem Biotechnologii. Od
2002 roku znajduje się on na Kampusie 600-lecia odnowienia Uniwersytetu
Jagiellońskiego, przy ulicy Gronostajowej 7. Co roku na WBBiB ponad 80
studentów podejmuje studia z biotechnologii (60 miejsc na studiach stacjonarnych
i 25 na niestacjonarnych), a po 30 przyjmowane jest na studia z biofizyki i
biochemii. Obecnie studia funkcjonują w trybie dwustopniowym — pierwsze 3 lata
kończą się obroną pracy licencjackiej, po której następuje egzamin wstępny na
studia magisterskie (dwuletnie). Struktura Wydziału obejmuje 13 zakładów i 2
pracownie:
Zakład Biochemii Analitycznej
Zakład Biochemii Fizycznej
Zakład Biochemii Komórki
Zakład Biochemii Ogólnej
Zakład Biofizyki
Zakład Biologii Komórki
Zakład Biotechnologii Medycznej
Zakład Biotechnologii Roślin
Zakład Fizjologii i Biochemii Roślin
Zakład Fizjologii i Biologii Rozwoju Roślin
Zakład Biofizyki Obliczeniowej i Bioinformatyki
Zakład Mikrobiologii
Zakład Immunologii
Pracownia Biofizyki Komórki
Pracownia Genetyki Molekularnej i Wirusologii
Na Wydziale zatrudnionych jest 190 osób, w tym około 100 pracowników
naukowych. Nasi wykładowcy prowadzą badania z zakresu wybranych problemów
biochemicznych, biofizycznych i biotechnologicznych, w obrębie takich dziedzin,
jak mikrobiologia, wirusologia, immunologia, biologia komórki i fizjologia roślin.
Silnie rozwinięta jest także współpraca z kilkudziesięcioma ośrodkami naukowymi
w Polsce i za granicą, a także firmami z branży farmaceutycznej i
biotechnologicznej.
Program Socrates/Erasmus to program Unii Europejskiej umożliwiający
studentom semestralne studia w europejskich placówkach naukowych. Co roku
około 30 najlepszych studentów Wydziału korzysta z tej możliwości. Możliwe jest
także skorzystanie z tego programu w ramach praktyk wakacyjnych.
Koło naukowe Biotechnologów „MyGen” to koło naukowe, które powstało w
1998 roku z inicjatywy pierwszych roczników studentów Biotechnologii UJ. Celem
działalności tej organizacji jest ułatwienie studentom samokształcenia. Raz na
tydzień odbywają się seminaria naukowe, które prowadzone są zarówno przez
studentów, jak i przez zaproszonych gości. Dwa razy do roku organizowane są
również plenerowe sesje naukowe. Studenci uczestniczą w ogólnopolskich i
międzynarodowych konferencjach kół naukowych, zjazdach o tematyce
biotechnologicznej, a także włączają się w organizację Festiwalu Nauki w
Krakowie oraz Dni Otwartych na WBBiB UJ.
Więcej informacji znaleźć można na stronie Wydziału Biochemii, Biofizyki i
Biotechnologii UJ.
Aleksandra Milewska
Bioreaktor do hodowli sinic
Żeby szpital był szpitalem
Przedstawiciele przemysłu farmaceutycznego nawiązali ostatnio owocną
współpracę z naukowcami pracującymi na Uniwersytecie Harvarda.
Zjednoczył ich wspólny wróg, czyli bakterie powodujące zakażenia
wewnątrzszpitalne.
Nabyte w przychodni infekcje dotykają jednego na dziesięciu pacjentów. Im
poważniejsza choroba i dłuższa terapia, tym większe ryzyko, gdyż ze względu na
sterylne warunki, w szpitalach mogą bytować jedynie bakterie, które wykształciły
mechanizmy odporności na większość dostępnych leków. Problem ten dotyczy
zwłaszcza osób znajdujących się na oddziałach intensywnej terapii oraz o
osłabionym układzie odpornościowym, na przykład tych po przeszczepach lub
leczonych na nowotwory. Choć większość powszechnie występujących zakażeń nie
pozostawia długotrwałych powikłań, niejednokrotnie doprowadzają one również
do wypadków śmiertelnych. Aby zapobiec tego typu zagrożeniom naukowcy wciąż
opracowują nowe antybiotyki. Jednak z upływem czasu również i one tracą swoją
skuteczność.
Jednym z takich nowych leków jest daptomycyna, znana również pod nazwą
handlową Cubicin. Oddziałuje ona na błony komórkowe drobnoustrojów,
powodując ich depolaryzację i zatrzymanie syntezy białek, kwasów
dezoksyrybonukleinowych oraz rybonukleinowych. Stosuje się ją do leczenia
infekcji powodowanych przez bakterie odporne na wiele leków, w tym gronkowce
i enterokoki. Te ostatnie przestały być jednak wrażliwe na działanie antybiotyku, a
produkująca go firma farmaceutyczna Cubist postanowiła poznać mechanizmy,
które przyczyniły się do zajścia niekorzystnych zmian. W tym celu utworzono
interdyscyplinarny zespół naukowców, w skład którego weszli również uczeni ze
szpitala w Massachusetts oraz Szkoły Medycznej Harvarda. Ich odkrycia opisano
w bieżącym wydaniu Antimicrobial Agents and Chemotherapy.
Podczas trwającego dwa tygodnie eksperymentu, odtworzono w warunkach
laboratoryjnych procesy, które przyczyniły się do nabycia odporności przez
bakterie bytujące w szpitalu. Genomy uzyskanych w ten sposób bakterii
przesekwencjonowano. Następnie porównano wyniki badań szczepów
wyhodowanych sztucznie i powstałych w szpitalach. Zidentyfikowano zmiany
genetyczne wspólne dla obu szczepów. Odporność bakterii na antybiotyk
wywoływana była mutacją syntetazy kardiolipiny, która katalizuje produkcję
białka wchodzącego w skład błony komórkowej bakterii.
Najnowsze odkrycie pozwala dokładnie określić sposób działania stosowanego
antybiotyku. W przyszłości wiedza ta może zaowocać opracowaniem leków nowej
generacji, które dłużej pozostaną skuteczne
Literatura:
Palmer K. L. et. al., Genetic Basis for Daptomycin Resistance in Enterococci,
„Antimicrobial Agents and Chemotherapy”, Vol. 55 (2011).
Bioreaktor do hodowli sinic
Biotechnologia na Uniwersytecie
Szczecińskim — zostać liderem
przyszłości
Jestem tegoroczną absolwentką studiów biotechnologicznych,
prowadzonych na Wydziale Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu
Szczecińskiego i chciałabym nieco przybliżyć ich profil przyszłym
biotechnologom.
Na US biotechnologię można studiować w ramach studiów I i II stopnia. Studia
licencjackie trwają trzy lata i pozwalają na zaznajomienie się z szeroką gamą
przedmiotów takich jak: biologia komórki, embriologia roślin, informatyka, chemia
organiczna, roślinne i zwierzęce kultury in vitro, mikrobiologia, biochemia,
genetyka, inżynieria bioprocesowa, enzymologia, samooczyszczanie się wód czy
też metody biotechnologii stosowane w ochronie środowiska. Nie ma tu podziału
na specjalizację, co pozwala studentom bliżej poznać różne działy biotechnologii.
Zakres teorii do przyswojenia jest duży. Często w krótkim czasie student musi
opanować materiał z różnych przedmiotów. Pod koniec drugiego roku studenci
wybierają katedry w których później pracą pracę licencjacką. Niestety, oprócz
Katedry Biologii Komórki żadna inna nie daje możliwości napisania pracy
badawczej, a jedynie teoretycznej, opartej na wynikach badań innych naukowców.
Wymagane jest korzystanie z artykułów anglojęzycznych, co pozwala studentom
podszkolić medyczne słownictwo.
Studia magisterskie trwają dwa lata. Student może zmienić katedrę lub pozostać
w tej, w któej pisał pracę licencjacką. Na pierwszym roku studiów II stopnia
przedmiotów jest znacznie mniej niż w latach poprzednich. Student zaznajamia się
między innymi z bioinformatyką, ekonomiką produkcji czy biotechnologią nasion.
Uczęszcza na seminaria i pracownię magisterską. Natomiast drugi rok studiów
przeznaczony jest na prowadzenie własnych badań. Ze względu na to, że jeden
rok może być niewystarczający do uzyskania pożądanych wyników, w niektórych
katedrach studenci mogą przychodzić do laboratorium już na pierwszym roku.
Zajęcia praktyczne odbywające się na US prowadzone są w grupach
kilkuosobowych. W takich warunkach nie wszyscy studenci mają możliwość
bezpośredniego przeprowadzania badań. Dodatkowo w ciągu pięciu lat studiów
student ma obowiązek odbyć miesięczne praktyki, ale w tak krótkim czasie nie ma
możliwości poznania zasad panujących w danym laboratorium oraz zdobycia
dodatkowych umiejętności.
Studenci mają możliwość poszerzania swojej wiedzy w kołach naukowych.
Sukcesywnie rozwija się również program „Erasmus” umożliwiający wymiany
studentów w każdym semestrze lub też wakacyjne praktyki. W latach 2009-2015
na Wydziale Nauk Przyrodniczych realizowany jest także projekt „Uniwersytet
Szczeciński — lider przyszłości”. Wartość projektu to ponad 10 milionów złotych,
z czego około milion zostanie wydany na sprzęt do pomieszczeń dydaktycznych,
komputerowych i laboratoriów. Jest to niezbędne, gdyż niektóre katedry
wyposażone są w przestarzały sprzęt laboratoryjny.
Absolwent biotechnologii jest przygotowany teoretycznie, a także praktycznie do
podjęcia pracy w różnych dziedzinach związanych z biotechnologią na przykład: w
przemyśle spożywczym, paszowym, farmaceutycznym. Zna metody biologii
molekularnej między innymi: techniki PCR, cytometrii przepływowej, metody
sekwencjonowania genomu oraz hodowli komórek i tkanek in vitro.
Biotechnologia jest niezwykle ciekawym kierunkiem, przeznaczonym dla osób
ambitnych, jednakże wybierając te studia warto wziąć pod uwagę wciąż
nienajlepszy stan branży biotechnologicznej w Polsce i trudności w znalezieniu
dobrze płatnej pracy.
Anita Lewandowska
Bioreaktor do hodowli sinic
9th Poznań Summer School of
Bioinformatics — relacja
W piątek zakończyły się dziewiąte warsztaty Poznańskiej Letniej Szkoły
Bioinformatyki, organizowane przez pracowników Wydziału Biologii
Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza. Po pięciu dniach wytężonej pracy
uczestnicy z całego świata rozjechali się do domów. Czy przyjadą do
Poznania za rok?
„Na szczęście jest jeszcze tyle do zrobienia, że przez kolejne kilkadziesiąt lat nie
stracimy pracy”. Tak podsumowała wykład zamykający warsztaty profesor Izabela
Makałowska, współorganizatorka całego przedsięwzięcia. Rzeczywiście, podczas
prelekcji pojawiało się więcej pytań niż odpowiedzi. Dyskusje przenosiły się z sali
wykładowej na korytarze Wydziału Biologii UAM i do jadalni. Chęć porozmawiania
z ludźmi o tych samych zainteresowaniach, jeśli nie wręcz pasjach, była tak silna,
że nawet zorganizowany dla uczestników grill nie spowodował zmiany tematyki na
lżejszą.
Świetnym pomysłem, chwalonym przy każdej okazji przez uczestników, okazały
się być zajęcia praktyczne. Moim zdaniem było ich za mało. Jak na warsztaty
zdecydowanie za dużo było wykładów, które niejednokrotnie jednym uchem
wpadały, a drugim uciekały. Siedząc przy komputerze, mając do rozwiązania
nawet prosty, ale konkretny problem, zapamiętuje się dużo więcej i z całą
pewnością na dłużej. Oczywistym jest, że przez dwie czy trzy godziny, nikt nie
opanuje obsługi zaawansowanego programu bioinformatycznego, jednak już sama
świadomość jego istnienia motywuje do dalszej nauki. Pokazane na zajęciach
narzędzia, czasem nieznane w szerszym gronie, dla wielu osób okazały się bardzo
potrzebnym uzupełnieniem dotychczasowej pracy.
Wprawdzie z uwagi na niedobór zajęć praktycznych wyjechałam z Poznania z
lekkim poczuciem niedosytu, ale sądzę, że był to celowy zabieg organizatorów.
Warsztaty miały jedynie zaakcentować pewne problemy i zmotywować do ich
samodzielnego rozwiązania. Gdyby to się nie powiodło, zawsze można wrócić na
UAM w przyszłym roku. Być może do tego czasu choćby część problemów
zostanie rozwiązana. Warto to sprawdzić samemu.
Więcej informacji o dotychczasowych odsłonach PSSB znajduje się tutaj.
Marta Danch
Bioreaktor do hodowli sinic