Rak, depresja, starość, szkodniki... Tu może pomóc biotechnologia

Beata Terczyńska

Badania prowadzone przez naukowców Instytutu Biotechnologii Uniwersytetu Rzeszowskiego zyskują uznanie. Podgląda nas nawet uniwersytet z Yale.

Jasnobrązowy, kilkucentymetrowy karaczan na ręce Bartosza Jagusztyna z Laboratorium Biotechnologii Molekularnej robi furorę wśród maturzystów odwiedzających targi edukacyjne w Rzeszowie. Do czego naukowcom służą te „robale” o nieco odpychającej fizjonomii?

- To tylko jedne z wielu naszych modeli badawczych - tłumaczy dr hab. Maciej Wnuk, profesor UR, dyrektor Pozawydziałowego Instytutu Biotechnologii w Kolbuszowej. - Jeden naukowiec wykorzystuje do badań rybki akwariowe, drugi nicienie, a kolejni muszki owocowe, myszy, króliki, świnie, drożdże, bakterie czy rośliny, które wyglądają na pierwszy rzut oka jak chwasty… Biotechnologia generalnie to biologia aplikacyjna.

Karaczany mieszkające w akwariach służą w pracy naukowej dr. Bartoszowi Piechowiczowi z Zakładu Ekotoksykologii. Zajmuje się on poszukiwaniem ekologicznych sposobów zwalczania szkodników, m.in. inwazyjnych ślimaków. Do tego celu wykorzystuje hodowane w zakładzie bezkręgowce. Poza karaczanami także ślimaki afrykańskie. Bada też problem masowego wymierania pszczoły miodnej, a konkretnie przenoszenia środków ochrony roślin przez robotnice z upraw do uli.

Rak żywi się cukrem?

Zaglądamy do laboratoriów hodowli komórek ze specjalistycznym nowoczesnym sprzętem i imponującą kolekcją komórek nowotworowych. Widzimy je pod mikroskopem.

- Badamy zmiany zachodzące w komórce, prowadzące do powstawania nowotworów i mechanizmy, które na to wpływają - tłumaczą dr hab. Maciej Wnuk, prof. UR i dr Małgorzata Kus-Liśkiewicz, z-ca dyr. ds. studenckich i kształcenia.

Słyszymy, że np. dr Annę Lewińską, która kieruje Laboratorium Biologii Komórki, zajmuje wykorzystanie naturalnych związków w terapiach przeciw nowotworom piersi. Profesor dodaje, że obecnie Instytut Biotechnologii współpracuje m.in. z dr. Tomaszem Stokłosą z Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego nad przyczynami wznowień u pacjentów cierpiących na przewlekłą białaczkę szpikową. Starają się odpowiedzieć, jakie molekularne mechanizmy decydują, że komórki nowotworowe stają się nagle oporne na leczenie. Czy prawdą jest, że rak „żywi się” cukrem?

- Rak potrzebuje bardzo dużo energii i szuka różnych sposobów, by ją zyskać, także z glukozy. Dlatego też celem naukowców jest znalezienie takich związków, które będą blokowały możliwość pobierania tej energii przez komórkę nowotworową.

Istnieje więc zależność, że im więcej dostarczymy komórkom nowotworowym cukru, tym intensywniej się namnożą?

- Tak, ale to nie oznacza prostego przełożenia, że jeśli ktoś ograniczy jedzenie słodyczy, nie będzie miał nowotworu. Na zachorowanie nakłada się wiele różnych czynników, m.in. uwarunkowania genetyczne czy sposób funkcjonowania w środowisku. Restrykcja pokarmowa rzeczywiście jednak obniża ryzyko zapadania na nowotwory, jak również opóźnia procesy starzenia.

W instytucie testują różnego rodzaju nanomateriały, które mogą mieć zastosowanie w farmakologii. Dr Kus-Liśkiewicz we współpracy z Uniwersytetem Jagiellońskim pracuje nad cieniutkimi foliami z dodatkiem nanocząstek srebra czy złota, które mogłyby być wykorzystywane jako opatrunki w leczeniu trudno gojących się ran. Szczególnie wtedy, gdy standardowo stosowane środki nie są skuteczne. - Naszą rolą jest sprawdzić, czy faktycznie modyfikowane biomateriały są bakterio- i grzybobójcze, ale jednocześnie, czy nie mają działania toksycznego na komórki ludzkie.

Z kolei dla przemysłów spożywczego i kosmetycznego naukowcy sprawdzają różne modyfikowane opakowania z nanododatkami o potencjalnej zdolności niszczenia mikroorganizmów odpowiedzialnych za psucie się produktów. Mogłyby być one wykorzystane jako alternatywa dla klasycznych opakowań.

- W pewnym momencie świat zachłysnął się nanosrebrem - zwraca uwagę dr Małgorzata Kus-Liśkiewicz. - Były wielkie achy i ochy, że to działa na wszystko, a teraz okazuje się, że nanosrebro może mieć duży stopień toksyczności na komórki ludzkie.

Osobna działka to trapiące wielu z nas pytanie, jak zatrzymać młodość, jak sprawić, by skóra była gładka. - Testujemy różnego rodzaju naturalne związki i sprawdzamy, które z nich mogą być stosowane w terapiach tzw. anty-aging (przeciw starzeniu się). Okazuje się, że nie zawsze te naturalne związki działają pozytywnie na komórki.

Świniodzik, człowiek i depresja

Oryginalne testy prowadzone są też w Katedrze Fizjologii i Rozrodu Zwierząt pod kierunkiem prof. Marka Koziorowskiego, który wykorzystuje model krzyżówki dzika ze świnią. - To badania neurobiologiczne nad depresją sezonową. Jesteśmy przekonani, że pomogą wyjaśnić, dlaczego jesienią i zimą czujemy się gorzej psychicznie.

Co mają z sobą wspólnego świniodzik, człowiek i depresja? - Fizjologicznie świnia jest bardziej zbliżona do człowieka niż małe gryzonie. U dużego zwierzęcia łatwiej monitorować zmiany zachodzące na poziomie mózgu. Pobieranie krwi dla takiej małej myszki jest bardzo stresujące, często kończy się śmiercią.

Świnia jako model coraz częściej stosowana jest w badaniach biomedycznych. Świat nauki myśli o tym, żeby człowiekowi móc przeszczepiać pewne narządy od zwierząt. Potencjalnie najlepszymi dawcami wydają się właśnie świnie.

- Badania nad depresją są na tyle interesujące, że nawet jeden z profesorów z uniwersytetu w Yale w ramach stypendium Fulbrighta przyjechał do nas na wieś, do Weryni, aż na rok. Świadczy to o tym, że mamy jakąś pozycję nie tylko w Polsce, ale też na świecie - podkreślają naukowcy.

Równie ciekawe są prace Zakładu Fizjologii Roślin nad wyselekcjonowaniem zbóż o obniżonej łamliwości łodyg. Z kolei grupa ornitologiczna kierowana przez prof. Ewę Węgrzyn prowadzi badania dotyczące behawioru ptaków, próbując odpowiedzieć na pytanie, czy w przyrodzie „lepiej współpracować czy rywalizować”, a prof. Łukasz Łuczaj z Zakładu Botaniki koncentruje badania na różnych formach naturalnego odżywiania się, wracania do korzeni. Jednocześnie sięga trochę głębiej, dlaczego dana roślina ma pozytywne właściwości.

Niech lebioda wróci do naszej kuchni

Mieliśmy już wcześniej okazję porozmawiać z tym naukowcem, zgłębiającym m.in. świat dzikich roślin jadalnych. Pytany o drugiego takiego profesora, który tworzy zbiór roślin jadalnych, testując je na sobie, przyznał, że jest pierwszą osobą po wojnie, która rozpropagowała dzikie rośliny jadalne w Polsce. - Jest teraz na to moda w świecie. Ludzie są tak zmęczeni dietą sklepową, że próbują ją ubogacić. O większości roślin, które zjadłem, wiedziałem, że są jadalne, ale zdarzyło mi się kilka, co do których tylko podejrzewałem, że mogę je skonsumować. Dlatego specjalnie się nimi nie przejadałem.

Podpytywany, których roślin najbardziej mu żal, że wypadły z naszej kuchni, stały się zapomniane, na pierwszym miejscu wymienił komosę białą, czyli tzw. lebiodę, roślinę na początku XX wieku powszechnie zbieraną i jedzoną na wsiach.

- W Gruzji do tej pory się ją jada, sprzedaje na targach. U nas zaczęła być kojarzona z „rośliną głodową”. Poza lebiodą żal podagrycznika, też pospolitego chwastu z ogródków. Jest bardzo dobry do zup z mięsem. Troszkę przypomina w smaku selera.

Naturalne nanomateriały uzyskiwane z tzw. zielonej syntezy z torfu to natomiast badania grupy prof. Dariusza Pogockiego z Zakładu Chemii Medycznej.

To tylko niektóre przykłady imponujących prac w Instytucie Biotechnologii, w którym pracuje ok. 35 osób. Każda z nich to oddzielny pasjonat.