Projekty realizowane dzięki wsparciu uzyskanemu z:

SYMFONIA

Mechanizmy farmakoterapeutyczne, markery spektroskopowe, i nanomechanika dysfunkcyjnego śródbłonka w stłuszczeniu wątroby i w niewydolności serca; w poszukiwaniu narządowej specyficzności

Kierownik: prof. dr hab. Stefan Karol Chłopicki
Kierownicy zespołów badawczych: prof. dr hab. Marek Szymoński, prof. dr hab. Małgorzata Anna Barańska
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program SYMFONIA 3
Wnioskowane dofinansowanie: 6 996 680 PLN
Okres realizacji: 60 miesięcy

Śródbłonek naczyniowy wyścielający układ krążenia od środka, jest dzisiaj postrzegany jako ważny narząd ustroju człowieka. Waży ok 1 kg, zajmuje 4000-7000 m2 powierzchni, i stanowi heterogenną grupę komórek odgrywającą fundamentalną rolę w regulacji układu krążenia i czynności narządów. Upośledzona czynność śródbłonka, poprzez działanie czynników ryzyka miażdżycy takich jak nadciśnienie, podwyższone stężenie cholesterolu, cukrzyca i inne prowadzi do dysfunkcji śródbłonka i skutkiem tego do rozwoju blaszki miażdżycowej i jego klinicznych powikłań takich jak zawał mieśnia sercowego, udar mózgu czy choroby naczyń obwodowych. Stąd, dysfunkcje śródbłonka można uznać za barometr stanu układu krążenia a farmakoterapię śródbłonka za nowy sposób prewencji miażdżycy i jej powikłań. Dzisiaj istnieje już wiele dowodów na to, że dysfunkcji śródbłonka przyczynia się nie tylko do rozwoju miażdżycy, ale ma istotny udział w patogenezie wielu innych patologii jak stłuszczenia wątroby czy niewydolności mięśnia sercowego. W tych chorobach jednak dysfunkcja śródblonka nie jest pierwotną przyczyną chorób jak w miażdżycy (pierwotna dysfunkcja śródbłonka), ale raczej skutkiem uszkodzenia narządów przez proces chorobowy (wtórna dysfunkcja śródblonka). O ile coraz lepiej znane są mechanizmy pierwotnej dysfunkcji śródbłonka prowadzące do rozwoju i progresji blaszki miażdżycowej, to jednak mechanizmy wtórnej dysfunkcja śródbłonka są słabiej poznane. Celem projektu jest poszukiwanie mechanizmów komunikacji międzykomórkowej pomiędzy komórkami wątroby a komórkami śródbłonka naczyniowego w wątrobie oraz komórkami serca i komórkami śródbłonka w mięśniu sercowym, które to mechanizmy determinują fenotyp śródbłonka i mogą stać się podstawą do poszukiwania hepato- i kardioselektywnej terapii dysfunkcji śródbłonka. Stawiamy hipotezę ze dysfunkcja komórek śródbłonka zatok wątroby (LSEC) zależna od sygnałów z hepatocytów ma istotne znaczenie w rozwoju stłuszczenia wątroby, a dysfunkcja śródbłonka mikrokrążenia wieńcowego zależna od sygnałów z kardiomiocytów ma istotne znaczenie w rozwoju niewydolności serca.

Zastosowanie wielu komplementarnych i unikatowych metod badawczych in vitro, ex vivo oraz in vivo zaadaptowanych do badania czynności śródbłonka, które w ramach tego projektu będą znaczenie rozwinięte dzięki ekspertyzie interdyscyplinarnego zespołu pozwoli na lepsze zrozumienie mechanizmów rozwoju wtórnej dysfunkcji śródbłonka LCES i CMEC wymagających się klasycznej metodyce badawczej. Projekt również pozwoli na rozwój dziedziny obrazowania MRI in vivo w zakresie obrazowania śródbłonka i czynności mikrokrążenia, nanomechaniki struktur miękkich i szczotkowych w zastosowaniu do badania warstwy korowej śródbłonka i jego glikokaliksu, oraz spektroskopii ramanowskiej żywych komórek.

Weave-UNISONO

Specyficzne patomechanizmy dysfunkcji śródbłonka w sepsie związane ze starzeniem się: badanie mechanizmów i terapia doświadczalna

Kierownik: prof. dr hab. Stefan Karol Chłopicki
Kierownik zagraniczny: prof. Csaba Szabo, Dept Oncology, Microbiology, Immunology; Faculty of Science and Medicine, Universite de Fribourg
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program Weave-UNISONO
Wnioskowane dofinansowanie: 3 499 060 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Projekt zostanie realizowany przez zespół prof. Chłopickiego w Jagiellońskim Centrum Rozwoju Leków (JCET), przy współpracy z zespołem prof. Csaba Szabo ze szwajcarskiego Uniwersytetu we Fryburgu. Projekt powinien rzucić nowe światło na mechanizmy farmakoterapeutyczne odpowiedzialne za nasiloną z wiekiem dysfunkcję śródbłonka w sepsie. Temat ten stanowi ważne wyzwanie w medycynie, ponieważ, jak dotąd nie ma skutecznego podejścia farmakologicznego do leczenia wstrząsu krążeniowego i uszkodzenia wielonarządowego w sepsie.

HARMONIA

Badania przeciwpłytkowego i przeciwzakrzepowego działania związków uwalniających tlenek węgla

Kierownik: prof. dr hab. Stefan Karol Chłopicki
Partner projektu: dr Roberto Motterlini, University Paris-Est, INSERM U955, Faculty of Medicine
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program HARMONIA
Wnioskowane dofinansowanie: 1 222 182 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Tlenek węgla (CO) wykazuje działania naczyniorozszerzające, przeciwpłytkowe i przeciwzakrzepowe, lecz mechanizm leżący u podstaw tych aktywności farmak

MAESTRO

Przeprogramowanie metaboliczne w dysfunkcji śródbłonka i sztywności naczyń krwionośnych zależnych od wieku; nowy mechanizm starczego stanu zapalnego („inflamm-ageing”)

Kierownik: prof. dr hab. Stefan Karol Chłopicki
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program MAESTRO
Wnioskowane dofinansowanie: 4 922 360 PLN
Okres realizacji: 48 miesięcy

Starzenie się organizmu jest ważnym czynnikiem ryzyka wielu chorób, w tym chorób układu krążenia. Starzejącemu się organizmowi towarzyszy przewlekły stan zapalny o niskiej intensywności, który nazwany ostatnio (inflamm-ageing), a prowadzi do przyśpieszonego rozwoju dysfunkcji śródbłonka i sztywności naczyń krwionośnych. Te dwa fenotypowe wyznaczniki starczego stanu zapalnego; dysfunkcja śródbłonka i sztywność naczyń krwionośnych, oceniane w warunkach klinicznych, mają wartość prognostyczną w chorobach układu krążenia, a poprawa czynności śródbłonka i zmniejszenie sztywności naczyń krwionośnych ma skutki terapeutyczne. Nie poznane są jednak mechanizmy starczego stanu zapalnego (inflamm-ageing).

W przedstawionym projekcie, zamierzamy scharakteryzować metaboliczne wyznaczniki starczego stanu zapalnego w modelach mysich, a w szczególności zbadać mechanizmy i znaczenie przeprogramowania metabolicznego w rozwoju zależnej od wieku dysfunkcji śródbłonka w dużych naczyniach krwionośnych oraz w mikrokrążeniu wieńcowym, jak również w rozwoju sztywności naczyń krwionośnych. Projekt ma charakter interdyscyplinarny i wykorzystuje nowoczesne i unikatowe metodologie badawcze, takie jak np. obrazowanie magnetyczno-rezonansowe (MRI) do badania czynności śródbłonka in vivo u myszy, urządzenia mikroprzepływowe do scharakteryzowania pierwotnych komórek śródbłonka wyizolowanych od myszy in vitro, oraz metody metabolomiki celowanej i niecelowanej do badania szlaków metabolicznych dysfunkcyjnego śródbłonka i naczyń krwionośnych ex vivo.

Ponieważ, dysfunkcja śródbłonka i sztywność naczyń krwionośnych stanowią najważniejsze czynnościowe wyznaczniki starzejącego się układu krążenia prowadzącego do chorób układu krążenia, poznanie nowych metabolicznych mechanizmów odpowiedzialnych za rozwój starczego stanu zapalnego może przynieść nowe perspektywy terapeutyczne.

Opracowanie analizy spektroskopowej in vitro kropli lipidowych: ich biochemia i lokalizacja w odniesieniu do funkcji biologicznej

Kierownik: prof. dr hab. Małgorzata Anna Barańska
Partnerzy projektu: prof. Yukihiro Ozaki, School of Science and Technology, Kwansei Gakuin University, Japonia oraz prof. Jürgen Popp, Leibniz Institute of Photonic Technology, Jena, Niemcy
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program HARMONIA
Wnioskowane dofinansowanie: 949 000 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Lipidy pełnią ważną rolę w organizmie, występują w komórkach, gdzie są składnikiem błon oraz w jej wnętrzu, gdzie np. magazynują energię lub przesyłają sygnały. Te wewnątrzkomórkowe skupiska zwane są kroplami lipidowymi i pomimo powszechnej obecności w komórkach prawie wszystkich organizmów, wiedza na temat ich funkcji, składu i mechanizmu powstawania jest wciąż znikoma. Nadmiar lipidów, zarówno w obiegu, jak i na poziomie tkanek, przyczynia się do zaburzenia zwanego dysfunkcją śródbłonka, które może być przyczyną wielu chorób metabolicznych, takich jak otyłość, miażdżyca tętnic i cukrzyca, oraz ich powikłań sercowo-naczyniowych. Ponieważ rola i skład kropli lipidowych w śródbłonku nie jest w pełni znana stąd celem projektu są pełne, kompleksowe badania tych organelli komórkowych, w warunkach normalnych i stymulujących stres i chorobę. Jako że wielkość kropli waha się w granicach od 20-40 nm do 100 mikrometrów, ich analiza in situ w komórkach wymaga zastosowania kompleksowej metody. Warunek ten spełnia spektroskopia oscylacyjna w postaci kilku technik. Nie wszystkie są dostępne w Polsce stąd potrzeba współpracy z partnerami zagranicznymi, którzy mają doświadczenie w badaniach lipidów w różnych modelach komórkowych.

OPUS

Nowe mechanizmy dysfunkcji śródbłonka u myszy E3L.CETP – unikatowym modelu hiperlipidemii z ludzkim profilem lipoprotein

Kierownik: prof. dr hab. Stefan Karol Chłopicki
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program OPUS 15
Wnioskowane dofinansowanie: 1 887 200 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Witamina K, należąca do witamin rozpuszczalnych w tłuszczach, odgrywa istotną rolę w regulacji procesów zakrzepowych oraz w procesach przebudowy kości poprzez mechanizmy regulowane przez białka zależne od witaminy K (VKD). Ostatnie badania epidemiologiczne wskazują, że spożywanie witaminy K2 – wywierającej głównie skutki pozawątrobowe (ale nie witaminy K1- wywierającej głównie skutki wątrobowe) – zmniejsza śmiertelność sercowo-naczyniową i całkowitą śmiertelność. Tego efektu nie można wytłumaczyć znanymi dzisiaj mechanizmami działania witaminy K2. Nasze wstępne wyniki wykazują po raz pierwszy na to, że witamina K2 podawana w małej dawce poprawia czynność śródbłonka u myszy z miażdżycą, mierzoną in vivo. Na podstawie naszych wstępnych wyników badań sądzimy, że upośledzenie endogennej syntezy witaminy K2 w śródbłonku przyczynia się do rozwoju dysfunkcji śródbłonka w miażdżycy, a suplementacja witaminy K2 odwraca deficyt endogennej witaminy K2 w śródbłonku, w konsekwencji poprawia status karboksylacji białek zależnych od witaminy K i poprawia czynność śródbłonka. Witamina K2 może odgrywać istotną rolę w regulacji czynności śródbłonka, która jak dotąd jest nieznana.

Zdumiewające jest, że pomimo długiej historii badań, wiedza dotycząca roli witaminy K w regulacji czynności śródbłonku jest znikoma, zarówno w kontekście fizjologii, biochemii, patofizjologii jak i farmakologii śródbłonka i wielu chorób związanych z dysfunkcją śródbłonka. Uzupełnienie tej wiedzy w ramach niniejszego projektu, może przynieść nie tylko nowe zrozumienie mechanizmów działania egzogennej witaminy K2, oraz regulacji czynności śródbłonka przez endogenną witaminę K2, ale może również otworzyć nowe perspektywy terapeutyczne wielu chorób przebiegających z dysfunkcją śródbłonka naczyniowego.

W projekcie wykorzystane zostaną myszy E3L.CETP, unikatowy model hiperlipidemii z ludzkim profilem lipoprotein, w którym dysfunkcja śródbłonka rozwija się powoli i znacznie wyprzedza rozwój miażdżycy. Lepsze zrozumienie mechanizmów rozwoju dysfunkcji śródbłonka w tym modelu pozwoli na rozwój badań nad nowymi mechanizmami farmakoterapeutycznymi dysfunkcji śródbłonka in vivo.

RS-SRS-MED: Mikroskopia spontanicznego i stymulowanego rozpraszania ramanowskiego do czułego i ultraszybkiego obrazowania komórek w procesie rozwoju chorób cywilizacyjnych

Kierownik: prof. dr hab. Małgorzata Anna Barańska
Partnerzy: Projekt realizowany wspólnie między Wydziałem Chemii UJ oraz Jagiellońskim Centrum Rozwoju Leków
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program OPUS
Wnioskowane dofinansowanie: 1 896 400 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Choroby cywilizacyjne są coraz większym problemem w starzejących się społeczeństwach. Chociaż są one badane przez armię naukowców na całym świecie, wiele mechanizmów ich rozwoju jest nadal niejasna. Lepsza diagnostyka i skuteczna terapia mogłaby oprzeć się na wiedzy zgromadzonej na podstawie badań nad procesami biochemicznymi związanymi z postępem patologii i ich leczeniem na poziomie komórkowym, ale jest to bardzo trudne zadanie, ponieważ wymaga bardzo szybkich metod o wysokiej czułości i selektywności. Istnieje kilka modeli biologicznych dostępnych do badania procesów biochemicznych, np. zwierzęta(in vivo), tkanki (ex vivo) i komórki(in vitro). W projekcie planujemy wykorzystać modele zwierzęce chorób cywilizacyjnych, a pomiary prowadzić na tkankach i komórkach. W szczególności interesuje nas śródbłonek, którego dysfunkcja może prowadzić do rozwoju wielu chorób (w niektórych przypadkach obserwujemy wtórną dysfunkcję śródbłonka, jako efekt choroby).W projekcie deklarujemy opracowanie nowej metodologii badania szybkich procesów na poziomie subkomórkowym, w tym transportu makrocząsteczek. Transport makrocząsteczek w śródbłonku naczyniowym i jego modyfikacja, np. przez siły mechaniczne, jest ważna z punktu widzenia prawidłowego funkcjonowania tkanki zdrowej oraz w rozwoju różnych patologii. Wykorzystując spektroskopię, a więc metodę w której badamy oddziaływanie promieniowania z próbką, można w sposób niedestrukcyjny i kompleksowy uzyskiwać informacje o stanie biochemicznym próbek. Planujemy badać zmiany biochemiczne w komórkach przy użyciu metod spektroskopowych, przede wszystkim mikroskopii ramanowskiej -klasycznej(ang. RS, Raman scattering) i wymuszonego rozpraszania ramanowskiego (ang. SRS microscopy, stimulated Raman scattering) oraz modeli biologicznych -komórek konkretnych narządów (np. naczyń, serca, wątroby i mózgu) zwierząt z mysich modeli miażdżycy, stłuszczenia wątroby i choroby Alzheimera (próbki MEDyczne). Mikroskopia RS-SRS-MED. nie jest jeszcze dostępna w Polsce; więc planujemy ją zaprojektować, skonstruować i przetestować, i po raz pierwszy wykorzystać potencjał mikroskopii SRS razem z innymi technikami do analizy komórek różnych narządów. Zdecydowanie wierzymy, że mikroskopia RS-SRS-MED. będzie narzędziem, które pozwoli uzyskać nową wiedze, pomoże wskazać nowe markery chorób cywilizacyjnych, co przyniesie korzyść społeczeństwu, a także przyczyni się do alternatywnej diagnostyki i leczenia tych chorób.

LDL-mimetyczny liposomalny środek kontrastowy do wykrywania zwiększonej przepuszczalności śródbłonka w oparciu o MRI we wczesnej fazie dysfunkcji śródbłonka in vivo

Kierownik: dr Anna Bar
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program OPUS20
Wnioskowane dofinansowanie: 2 496 000 PLN
Okres realizacji: 48 miesięcy

Ogólnym celem tego projektu jest: po pierwsze, opracowanie zoptymalizowanej, opartej na MRI metodologii oceny przepuszczalności śródbłonka w modelach mysich in vivo, a po drugie wykorzystanie tej ulepszonej metody do scharakteryzowania zmian przepuszczalności śródbłonkain vivo wywołanych rozwojem choroby i w odpowiedzi na farmakoterapię.

Komórki śródbłonka tworzą największy narząd wewnątrzwydzielniczy w organizmie, pokrywający ogromne, wewnętrzne powierzchnie całego układu sercowo-naczyniowego. Z kolei dysfunkcja śródbłonka (DŚ) jest cechą charakterystyczną wielu chorób i może być traktowana jako barometr ryzyka sercowo-naczyniowego. Ponadto badania nad rozwojem DŚ u myszy in vivo, stanowiących podstawowy model w badaniach przedklinicznych, mają zasadnicze znaczenie dla lepszego zrozumienia roli komórek śródbłonka w progresji choroby, wskazania leków o szkodliwym lub korzystnym wpływie na śródbłonek lub identyfikacji wrażliwych parametrów DŚ. Obecnie różne testy są wykorzystywane do oceny fenotypu śródbłonka, ale większość z nich nie nadaje się do wczesnego wykrywania DŚ. Jednak opierając się na naszych wstępnych wynikach, stawiamy hipotezę, że spośród wielu metod pomiaru DŚ, ocena zmian przepuszczalności może stanowić jedno z najbardziej czułych narzędzi do wykrywania zmian w fenotypie śródbłonka, ale ta ścieżka nie była dalej badana i stanowi przedmiot niniejszego projektu. Liczba publikacji opisujących przedkliniczne badania przepuszczalności śródbłonka in vivo u myszy jest ograniczona ze względu na konieczność stosowania specjalistycznych narzędzi i metodologii. Jedną z metod umożliwiających wykrycie zmian przepuszczalności śródbłonka in vivo jest ocena akumulacji gadolinowego środka kontrastowego (ŚK) w ścianie naczynia, metodą obrazowania magnetyczno-rezonansowego (MRI). Jednak nadal brakuje wrażliwych ŚK, które są wychwytywane przez śródbłonek w podobny sposób jak lipoproteiny o małej gęstości (LDLs), naśladując patofizjologiczne procesy, we wczesnym stadium zwiększonej przepuszczalności śródbłonka, w miażdżycy tętnic.

Akumulacja LDL w warstwie błony wewnętrznej tętnic stanowi kluczowy etap w rozwoju miażdżycy, dlatego w niniejszym projekcie optymalizacja ŚK będzie polegać na opracowaniu LDL-mimetycznego liposomalnegoŚK, w celu zwiększenia lokalnego stężenia ŚK w ścianie naczynia, wchłanianego podobnie jak LDL podczas zwiększonej przepuszczalności śródbłonka, w bardzo wczesnej fazie DŚ. W szczególności zostaną zmodyfikowane parametry fizykochemiczne liposomów, w tym rozmiar, skład, ładunek powierzchniowy lub dostępność powierzchni. Ponadto, w ramach optymalizacji, do liposomów zostanie przyłączony peptyd mimetyczny apolipoproteinę B100 (główne białko LDL). Podczas tych badań zostanie również zidentyfikowany mechanizm wychwytu ŚK w ścianie naczynia. Alternatywnie do obrazowania MR zwiększonej przepuszczalności śródbłonka wykrywanej jako zwiększony sygnał od nagromadzonych
w ścianie naczynia liposomów obciążonych gadolinem, zastosowane zostanie również obrazowanie liposomów obciążonych 19-fluorem (19F), co może zapewnić bardziej czuły sposób wykrywania zmian przepuszczalności śródbłonka, z powodu braku sygnału tła 19F w organizmie. W drugiej części projektu zoptymalizowana metodologia zostanie wykorzystana do oceny progresji zwiększonej przepuszczalności śródbłonka u myszy E3L.CETP, unikalnego mysiego modelu łagodnej hiperlipidemii, który wykazuje ludzki metabolizm lipoprotein i reprezentującego klinicznie istotny model DŚ. U myszy E3L.CETP długotrwały rozwój DŚ podsumowuje powolny postęp DŚ u ludzi z zależnymi od wieku zmianami w śródbłonku, przyspieszonymi przez łagodną hiperlipidemię. Nasze podejście pozwoli określić, czy ocena zwiększonej przepuszczalności śródbłonka umożliwia najwcześniejsze wykrycie DŚ, poprzedzając inne cechy DŚ.Zoptymalizowana metodologia MRI przepuszczalności śródbłonka zostanie również wykorzystana do przeprowadzenia badaniain vivo, weryfikującego wpływ aktywatorów czynnika jądrowego 2 (Nrf2) na przepuszczalność śródbłonka, które pomimo korzystnego wpływu na śródbłonek, obserwowanego jako zmniejszenie produkcji reaktywnych form tlenu, wykazały zróżnicowany wpływ na funkcję bariery śródbłonkowej w ludzkim śródbłonku mikronaczyniowym. Ponadto zbadana zostanie rola szlaków endoteliny-1 i Nrf2 w regulacji przepuszczalności śródbłonka przez aktywatory Nrf2, czego dotychczas nie przeprowadzono.

W poszukiwaniu nieznanych aspektów regulacji przekaźnictwa tlenku azotu przez białka ferrihemowe w erytrocycie oraz ścianie naczynia

Kierownik: dr Jakub Dybaś
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program OPUS21
Wnioskowane dofinansowanie: 2 275 858 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Tlenek azotu (NO) jest jedną z głównych cząsteczek przekaźnikowych, zaangażowanych w utrzymanie prawidłowej równowagi naczyniowej w układzie krwionośnym człowieka poprzez udział w obniżeniu ciśnienia krwi oraz rozkurczu mięśni gładkich. Działanie NO jest kontrolowane, między innymi, przez białka hemowe, które uczestniczą zarówno we wzmocnieniu, jak i osłabieniu działania rozkurczowego tlenku azotu. Znaczenie białek hemowych zależy od stanu utleniania jonu żelaza znajdującego się w ich pierścieniu porfirynowym – białka ferrohemowe (z jonem żelaza Fe²⁺) powodują wychwyt NO oraz w konsekwencji zablokowanie jego działania, podczas gdy białka ferrihemowe (z jonem żelaza Fe³⁺) oddziałują z NO w sposób odwracalny umożliwiając jego dyfuzję oraz podtrzymując bioaktywność. Jednakże dokładna rola białek ferrihemowych pozostaje niejasna, ponieważ żadna z aktualnie dostępnych metod badawczych nie umożliwia jednoczesnej detekcji, rozróżnienia i charakterystyki dystrybucji przestrzennej białek ferro- i ferrihemowych. Celem niniejszego projektu jest opracowanie unikatowej metodologii obrazowania z wykorzystaniem rezonansowej spektroskopii ramanowskiej (rR), która pozwoli na zbadanie nieodkrytych aspektów regulacji bioaktywności NO przez białka ferrihemowe oraz umożliwi lepsze zrozumienie mechanizmów regulujących przekaźnictwo NO w erytrocycie oraz ścianie naczynia.

Normalizacja metabolizmu energetycznego sposobem rozwoju innowacyjnych terapii przeciwzakrzepowych

Kierownik: dr Patrycja Kaczara
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program OPUS 21
Wnioskowane dofinansowanie: 2 052 717 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Celem projektu jest zbadanie zależności pomiędzy reaktywnością płytek krwi a ich metabolizmem energetycznym. Rozwojowi zakrzepicy sprzyja zwiększona reaktywność płytek krwi wywoływana między innymi przez choroby takie jak cukrzyca lub miażdżyca, którym towarzyszą zaburzenia procesów metabolicznych. Hipoteza projektu zakłada, że farmakologiczna normalizacja procesów metabolicznych przebiegających w płytkach krwi może prowadzić do poprawienia efektywności powszechnie stosowanych leków przeciwpłytkowych. Wyniki uzyskane podczas realizacji tego projektu mogą posłużyć do sformułowania wskazówek dietetycznych pomocnych w spowolnieniu rozwoju zakrzepicy oraz ukazać możliwości wykorzystania szlaków biochemicznych dla rozwoju nowych terapii przeciwpłytkowych w celu zapobiegania lub osłabiania poważnych i zagrażających życiu skutków zakrzepicy.

Schwytać choroby cywilizacyjne na gorącym uczynku – spektroskopia Ramana in vivo

Kierownik: dr hab. Agnieszka Kaczor (Uniwersytet Jagielloński; Wydział Chemii)
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program OPUS 9
Wnioskowane dofinansowanie: 2 275 858 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Spektroskopia Ramana jest z powodzeniem wykorzystywana do badań zmian biochemicznych w tkankach i komórkach w modelach in vitro oraz ex vivo. Modele te, choć niewątpliwie użyteczne, są oparte na pewnych ważkich założeniach: dotyczących braku wpływu nieobecności “otoczenia tkankowego” (w przypadku modeli komórkowych in vitro) i procedur utrwalania tkanek lub komórek na uzyskane wyniki, czy możności wnioskowania o rozwoju patologii u człowieka na podstawie wyników uzyskanych na zwierzętach. Ograniczenia metodologii ex vivo i in vitro wynikają także z faktu, iż na ogół w tego typu badaniach używane są zwierzęce modele knock-outów genowych lub modele, w których rozwój patologii następuje wskutek pojedynczego bodźca. Ograniczenia te są wyeliminowane w metodyce in vivo z użyciem sond światłowodowych, w przypadku której badana tkanka jest badana bezpośrednio w żyjącym organizmie. Spektroskopia ramanowska in vivo nie jest rozwijana w Polsce, choć jest z powodzeniem używana w wielu laboratoriach na świecie. W obliczu wzrastających zagrożeń związanych z chorobami cywilizacyjnymi, rozwijanie wiedzy o tych patologiach jest istotnym czynnikiem, który może przyczynić się do ich zapobiegania. Dlatego celem projektu jest zastosowanie spektroskopii Ramana in vivo (w rzeczywistych warunkach fizjologicznych) do badania i charakterystyki zmian chemicznych w tkankach z rozwiniętą patologią w stosunku do kontrolnych.

Indukowanie chiralności w supracząsteczkowych agregatach „gość-gospodarz” – rozwój nowych metod rezonansowej ramanowskiej aktywności optycznej

Kierownik: dr hab. Agnieszka Kaczor (Uniwersytet Jagielloński; Wydział Chemii)
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program OPUS
Wnioskowane dofinansowanie: 1 126 560 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Spektroskopia rozproszenia ramanowskiego jest techniką badania materii, opartą na rejestracji fotonów nieelastycznie rozpraszanych przez badaną próbkę po naświetleniu jej światłem o pewnej energii. Ramanowska aktywność optyczna (ang. Raman Optical Activity, ROA) jest wariacją spektroskopii ramanowskiej, w której badana jest różnica intensywności rozpraszania ramanowskiego dla padającego i/lub rozproszonego światła kołowo spolaryzowanego w lewo- i prawoskrętnie. Różnica ta jest różna od zera jedynie w przypadku gdy badane indywiduum (cząsteczka, jon, makrocząsteczka, etc.) jest chiralna.

Słowo chiralność pochodzi od greckiego słowa cheir, oznaczającego rękę i nawiązuje do pewnej jej cechy tj. niemożności nałożenia na siebie ręki (a właściwie dłoni) i jej odbicia lustrzanego. Wynika to z faktu istnienia dłoni w wersjach „prawa” i „lewa”. Podobnie niektóre cząsteczki, jony lub układy cząsteczek charakteryzują się chiralnością, czyli faktem, iż nie można ich nałożyć z obrazem lustrzanym. Indywidua chemiczne, które są swoimi odbiciami lustrzanymi nazywa się izomerami optycznymi. Chiralność jest bardzo istotna w przyrodzie, np. wiele kluczowych procesów metabolicznych jest chiralnych, m. in. dlatego, iż wiele cząsteczek biologicznych budujących organizmy żywe jest homochiralnych (czyli występujących jedynie w postaci jednego izomeru optycznego). Na przykład naturalnie występujące aminokwasy występują tylko w formie konfiguracji L, a naturalnie występujące cukry – w formie D. Nie tylko budowa cząsteczki może decydować o tym, iż materia jest chiralna. Chiralność może dotyczyć też układów cząsteczek, np. trzeciorzędowa struktura białek jest źródłem makrocząsteczkowej chiralności. Jednym z najbardziej kluczowych z punktu widzenia życia na Ziemi indywiduów chiralnych jest DNA. Źródłem supracząsteczkowej chiralności jest w tym przypadku skręt helisy, a przeważającą formą jest helisa prawoskrętna. Od pewnego czasu wiadomo, iż chiralność może być indukowana, np. chiralne otoczenie chemiczne, blokując rotację cząsteczki, może wymuszać jest pewną orientację w przestrzeni i sprawiać, iż staje się ona chiralna. Zjawiska indukcji chiralnej są niezwykle istotne, gdyż związane są z przekazywaniem chiralnej informacji i rozpoznawaniem chiralnym. Mimo iż istnieją metody badania chiralności, np. wspomniana metoda ROA, czy elektronowy dichroizm kołowy (ang. Electronic Circular Dichroism, ECD), lub wibracyjny dichroizm kołowy (ang. Vibrational Circular Dichroism, VCD), mają one pewne ograniczenia. W szczególności powszechnie stosowanej metodzie ECD brak specyficzności konformacyjnej, tj. nie rozpoznaje ona zbyt dobrze różnych konformerów cząsteczek. Natomiast wibracyjny dichroizm kołowy oraz ROA są metodami o stosunkowo małej czułości.

Aby poprawić czułość metody ROA, możliwe jest zastosowanie wzmocnienia rezonansowego, które następuje, gdy indywiduum chemiczne absorbuje energię w zakresie zbliżonym do energii stosowanego światła wzbudzającego, a ponadto gdy absorbcja ta jest związana z układem chiralnym. Wówczas możliwa jest bardzo duża poprawa czułości metody, jak np. zademonstrowaliśmy to dla supracząsteczkowych agregatów karotenoidów w mieszanych rozpuszczalnikach [G. Zajac, A. Kaczor, A. Pallares Zazo, J. Mlynarski, M. Dudek, M. Baranska, J. Phys. B, 2016, 120, 4028]. Ponadto, silny sygnał chiralny, obserwowany w takich agregatach sprawił, iż możliwa była obserwacja indukowanej chiralności w cząsteczkach rozpuszczalnika, które same w sobie są achiralne. W ramach przedłożonego projektu planowane jest otrzymanie i badanie (z użyciem ROA, VCD i ECD) supramolekularnych układów, w których następuje indukcja chiralności. Planowane jest badanie różnych supracząsteczkowych układów tego typu, opartych na licznych kombinacjach cząsteczek chiralnych/achiralnych i tak dobranych strukturalnie, aby uzyskiwany sygnał ROA był wzmocniony rezonansowo.

Stopień nienasycenia lipidów w okołonaczyniowej tkance tłuszczowej – nowy biomarker w zapaleniu ściany naczynia? Badania ramanowskie w mysich modelach chorób krążenia i izolowanych pierwotnych adipocytach[więcej]

Kierownik: dr hab. Agnieszka Kaczor (Uniwersytet Jagielloński; Wydział Chemii)
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program OPUS 17
Wnioskowane dofinansowanie: 1 766 880 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Okołonaczyniowa tkanka tłuszczowa (pVAT) otacza wszystkie naczynia krwionośne z wyjątkiem naczyń mózgowych. Wiadomo już, że pVAT wykazuje ogromną aktywność endokrynną i może wywierać znaczący wpływ na naczynie krwionośne m. in. przez uwalnianie tlenku azotu, angiotensyny, leptyny, czy adiponektyny. Dysfunkcyjny pVAT wytwarza wiele prozapalnych adipokin, cytokin i chemokin i w znacznym stopniu uczestniczy w rozwoju chorób układu krążenia. Nic więc dziwnego, że pVAT jest potencjalnym nowym celem terapeutycznym w zakresie profilaktyki i leczenia chorób układu krążenia. Nie zbadano jednak zmian chemicznych w pVAT w trakcie rozwoju patologii układu krążenia, częściowo ze względu na brak odpowiedniej metodologii. Podstawowym celem projektu jest zbadanie zmian chemicznych pVAT w różnych lokalizacjach naczyniowych w różnych modelach modelowych patologii układu krwionośnego w celu znalezienia markerów chemicznych pVAT oraz stanu zapalnego naczyń krwionośnych, co potencjalnie może umożliwić prognozowanie ryzyka sercowo-naczyniowego. Zakładamy, że stopień nienasycenia lipidów może być prawdopodobnym markerem dysfunkcji pVAT o potencjalnym zastosowaniu diagnostycznym.

W poszukiwaniu biochemicznych, mechanicznych i funkcjonalnych markerów stresu oksydacyjnego w erytrocytach

Kierownik: dr Katarzyna Marzec
Członkowie zespołu badawczego: dr Katarzyna Bułat, mgr Aneta Blat, mgr Mateusz Mardyła
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program OPUS 12
Wnioskowane dofinansowanie: 1 239 900 zł PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Reaktywne formy tlenu (ROS), reaktywne formy azotu (RNS), a także inne rodzaje wolnych rodników mogą mieć szkodliwy wpływ na organizmy na poziomie komórkowym, jednakże ich wytwarzanie jest również fizjologicznym procesem niezbędnym dla wielu reakcji metabolicznych.

Krew odgrywa szczególną rolę w mechanizmie stresu oksydacyjnego, gdyż usuwa szkodliwe produkty, w tym wiele czynników utleniających. Podstawą projektu jest zbadanie zmian wywołanych w erytrocytach, co jest nietypowym podejściem do zagadnienia stresu oksydacyjnego. Wcześniejsze badania w tym zakresie skupiały się głównie na innych frakcjach krwi, głównie krwinkach białych. Wiedza na temat zmian w erytrocytach jest znacznie uboższa, co uzasadnia potrzebę poszerzenia wiedzy podstawowej właśnie w tym zakresie. Informacja na temat markerów stresu oksydacyjnego zmierzonych in situ w erytrocytach może odzwierciedlać poziom stresu oksydacyjnego w krwi, jak również może stanowić potencjalny biomarker ogólnego poziomu stresu oksydacyjnego w organizmie, co byłaby niezwykle przydatne w badaniach nad progresją chorób cywilizacyjnych. Erytrocyty wykazują uszkodzenia oksydacyjne poprzez charakterystyczne zmiany w rozmiarze, kształcie i morfologii komórki, jak również zmiany biochemiczne, strukturalne i funkcjonalne. Wszystkie te parametry mają wpływ lub są związane ze zmianami w innych frakcji krwi i jej ogólnych właściwości, takich jak zwiększonej lepkości i zaburzenie przepływu. Dlatego też, celem projektu jest kompleksowa ocena stresu oksydacyjnego na poziomie erytrocytów z wykorzystaniem innowacyjnej technologii. Zastosowanie kombinacji technik takich jak spektroskopii ramanowskiej (RS), spektroskopii absorpcyjnej w podczerwieni (FT-IR) oraz mikroskopii sił atomowych (AFM) wraz z uzupełnieniem o techniki referencyjne (UV-Vis, pomiary parametrów biochemicznych, barwienia, gazometria krwi, ektocytometria) dostarczy nowej wiedzy na temat biochemicznych, mechanicznych i funkcjonalnych markerów poziomu stresu oksydacyjnego w erytrocytach.

Badania można podzielić na trzy etapy:

Charakterystyka indukowanego stresu oksydacyjnego in situ w izolowanych erytrocytach pobranych od zwierząt kontrolnych, która umożliwi detekcję biochemicznych, mechanicznych i funkcjonalnych markerów dla zmian: hemoglobiny, lipidów i białek wewnątrz błony komórkowej erytrocytów, właściwości mechanicznych, takich jak sztywność i topografia komórki; właściwości funkcjonalnych, takich jak odkształcalność i agregacja oraz biochemicznych dla treści pęcherzyków wydzielniczych produkowanych przez erytrocyty.

Definicja i opis możliwych biochemicznych, mechanicznych i funkcyjnych markerów stresu oksydacyjnego erytrocytów dla typu induktora wywołującego uszkodzenie, rodzaju erytrocytów (izolowane od zdrowych myszy kontrolnych oraz od mysiego modelu stresu oksydacyjnego) oraz dla izolowanych erytrocytów versus erytrocytów w pełnej krwi.

Badania RS/IR/AFM na wybranych markerach i ocena poziomu stresu oksydacyjnego in vitro/ex vivo dla erytrocytów pobranych od modeli mysich chorób cywilizacyjnych, które współdzielą ścieżkę etiologiczną, w której stres oksydacyjny odgrywa ważną rolę, takich jak mysi model cukrzycy, miażdżycy czy przerzutowości nowotworowej.

Na podstawie danych literaturowych oraz naszych wstępnych wyników można wnioskować, że wykorzystanie w projekcie kombinacji technik spektroskopii ramanowskiej, IR i AFM, uzupełnionych o techniki referencyjne, umożliwi nie tylko jakościowo nowy opis poziomu stresu oksydacyjnego w erytrocytach, ale również może stanowić innowacyjny zestaw technik do jego łatwiejszej detekcji i opisu. Spektroskopia RS wykorzystuje zalety immersyjnej spektroskopii konfokalnej, jak również umożliwia na otrzymanie informacji dotyczących biochemicznych zmian w próbce na poziomie molekularnym. Spektroskopia IR, że nie tylko umożliwia wykrycie zmian jakościowych, ale również łatwe ilościowe oznaczenie wielu zmian biochemicznych. Obie techniki, mają ogromny potencjał diagnostyczny także w badaniach erytrocytów. AFM może dostarczyć informacji na temat mechanicznych markerów uszkodzenia komórek nawet z pojedynczego ogniwa zmian patologicznych, również w przypadku erytrocytów, co sprawia, że to obiecująca metoda w diagnostyce stresu oksydacyjnego. Co więcej, techniki te umożliwiają przeprowadzenie analizy na niewielkiej ilości krwi. Uzyskane dane komputerowe (zbiór widm, map i obrazów – Ramana/IR/AFM), które przechowują informacje molekularną, strukturalną, biochemiczną i mechaniczną, mogą być przechowywane do dalszej analizy.

Projekt bezpośrednio umożliwi na poszerzenie obecnej wiedzy dotyczącej zmian w erytrocytach na skutek stresu oksydacyjnego i stworzenie bardzo unikalnej grupy badawczej, która wykorzystuje nowe zastosowania technologii opartej na technikach spektroskopowych i obrazowania do analizy erytrocytów, jak również prezentuje nową koncepcję badania stresu oksydacyjnego. Otrzymane wyniki zostaną opublikowane w międzynarodowych czasopismach o wysokim czynniku wpływu, i prezentowane na konferencjach międzynarodowych i polskich. Dodatkowo projekt przyczyni się do stworzenia metodologii pomiaru poziomu stresu oksydacyjnego w erytrocytach opartej na innowacyjnej kombinacji technik IR /RS/AFM co może zostać użyte do badań modeli mysich chorób cywilizacyjnych.

Spektrohistopatologia FTIR and immunoSERS w identyfikacji stanu biochemicznego mikroprzerzutów i niszy pre-metastatycznej w mysim modelu nowotworu sutka

Kierownik: dr hab. Kamilla Małek (Uniwersytet Jagielloński; Wydział Chemii )
Koordynacja ze strony JCET jako partnera: –
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program OPUS
Wnioskowane dofinansowanie: 1 011 050 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Projekt zatytułowany „Spektrohistopatologia FTIR and immunoSERS w identyfikacji stanu biochemicznego mikroprzerzutów i niszy premetastatycznej w mysim modelu nowotworu sutka” ma na celu „pobranie odcisku palca” przerzutu nowotworowego zanim on się w pełni rozwinie. Jak ogólnie wiadomo, rak jest najbardziej śmiertelną chorobą na świecie i pomimo ciągłego wprowadzania nowych metod diagnostycznych i strategii terapeutycznych, liczba nowych przypadków choroby oraz zgonów ciągle wzrasta. Prognozuje się że 50% nowych przypadków zachorowań wśród kobiet i mężczyzn będzie dotyczyć raka piersi/prostaty, płuc, oskrzeli i odbytu, z czego aż 20% przypisuje się nowotworowi piersi. Ale nowotwór pierwotny nie jest główną przyczyną zgonów, tylko jego przerzut. Proces ten odbywa się poprzez rozsiew komórek nowotworowych do naczyń krwionośnych i limfatycznych, ich transport przez krążenie systemowe do odległych narządów a następnie kolonizację i utworzenie mikroprzerzutu rozmnażającego się do makrometastazy. Z kolei wiadomo również, że miejsce przerzutu nie jest przypadkowe tylko dany narząd odbiera sygnał chemiczny od guza pierwotnego aby „przygotować” swoją matrycę tkankową na przyjęcie niechcianego gościa, czyli utworzyć tak zwaną niszę pre-metastatyczną.

Projektowanie nanoczujników SERS dla detekcji ex vivo stanu zapalnego naczyń krwionośnych

Detekcja biomolekuł poprzez rejestrację zjawiska wynikającego z oddziaływania światła i indywiduum chemicznego jest jednym z najbardziej obiecujących kierunków rozwoju czujników diagnostycznych. Oferują one wysoką czułość w połączeniu z nieinwazyjną naturą analizy i zaimplementowania ich w przenośne urządzenia. Zasadniczym celem projektu jest opracowanie nowej i czułej technologii opartej na połączeniu wysoce selektywnego immunochemicznego wykrywania biomarkerów stanu zapalnego naczyń krwionośnych z unikalnych profilem widma uzyskanego przy użyciu powierzchniowo wzmocnionej spektroskopii ramanowskiej (SERS). SERS jest wysoce czułą techniką detekcyjną opartą na nanostrukturalnych podłożach złota uzyskanych w reakcji chemicznej (nanocząstki metalu takie jak nanogwiazdy, nanomuszle) oraz na przykład w procesach anodyzacji i fotoredukcji podłoży aluminiowych czy tlenku tytanu dostarczając periodycznie ułożone nanostruktury (na przykład heksagonalne). SERS ma szerokie zastosowania, w różnorodnych dziedzinach jak w biomedycznej diagnostyce i badań biochemicznych oraz wykazuje ogromny potencjał w analizie multipleksowej, co czyni go szczególnie ważnym narzędziem do jednoczesnego diagnozowania wielu markerów choroby. Ogólnym celem projektu jest skonstruowanie dwóch rodzajów bioczujników do oznaczenia markerów zapalenia w naczyniach krwionośnych w przekroju tkanki i w osoczu krwi. Jeden z nich zapewni multipleksowe obrazowanie kilku antygenów w tętnicach miażdżycowych, podczas gdy drugi biosensor SERS typu „kanapkowego” posłuży ilościowemu oznaczaniu cytokin prozapalnych w osoczu krwi. Planowane badania mają więc charakter międzydziedzinowy łączący nanotechnologię materiałową, bardzo czułą technikę spektroskopową i technologię medyczną.

Spektroskopia ramanowska w badaniach in vitro wpływu chemioterapeutyków na komórki śródbłonka

Kierownik: dr hab. Kamilla Małek (Uniwersytet Jagielloński; Wydział Chemii)
Koordynacja ze strony JCET jako partnera: –
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program OPUS
Wnioskowane dofinansowanie: 861 660 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Wczesne rozpoznanie choroby ma kluczowe znaczenie, jeśli ludzie mają mieć dużą szansę odzyskania zdrowia lub przeżycia. W początkowych stadiach choroby stężenia biomarkerów specyficznych dla niej są śladowe a przecież obecne w bardzo złożonych próbkach biologicznych takich jak tkanka czy osocze krwi. Wykrycie tych markerów jest podobne do szukania igły w stogu siana, na poziomie którego obecnie stosowane metody diagnostyczne nie mogą wykryć. Zmiany stylu życia związane z urbanizacją, paleniem papierosów czy otyłością znacznie zwiększają liczbę osób narażonych na miażdżycę i chorobę wieńcową. Miażdżyca coraz częściej występuje już u młodych ludzi i jest główną przyczyną chorób układu krążenia które prowadzą do zawału serca, udaru mózgu lub śmierci. Powierzchniowo wzmocniona spektroskopia ramanowska (SERS) jest doskonałym narzędziem, które jest w stanie zidentyfikować i oznaczyć bardzo niskie stężenie białek markerowych, zwłaszcza w połączeniu z reakcją immunochemiczną.

Projekt ma na celu skonstruowanie bioczujników SERS do wykrywania śladowych ilości markerów chorobowych poprzez dopasowanie ich jak w modelu klucz do zamka. Aby osiągnąć taki poziom detekcji wymagane jest wytworzenie zaawansowanych nanomateriałów o uporządkowanych kształcie jak na przykład muszli, gwiazdy czy plastra miodu. Następnie działanie zaprojektowanych nanoczujników będzie ocenione w modelach zwierzęcych ludzkich chorób wynikających ze stanu zapalnego naczyń krwionośnych.

Ocena transformacji mezenchymalnej śródbłonka naczyniowego indukowana przerzutowaniem komórek raka piersi w toku starzenia się oraz jakie to pociąga ze sobą implikacje dla terapii

Kierownik: dr Marta Smęda
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program OPUS 21
Wnioskowane dofinansowanie: 3 045 370 PLN
Okres realizacji: 48 miesięcy

Rak piersi jest jednym z najczęstszych nowotworów złośliwych w Polsce. Przyczyną zgonu są najczęściej odległe przerzuty utworzone w ważnych dla życia narządach, jednakże u starszych pacjentów równie częstą przyczyną zgonu są choroby sercowo-naczyniowe, których przebieg zaostrza się w trakcie przebiegu choroby nowotworowej. Przyczyną może być transformacja mezenchymalna komórek śródbłonka naczyniowego, która towarzyszy chorobie nowotworowej. Przypuszcza się, że może rozwijać się ona także wraz z wiekiem w trakcie procesu starzenia się śródbłonka naczyniowego i może być związana ze zmianą fenotypu płytek krwi w toku starzenia się, które uwalniają wiele czynników wzrostowych.

W projekcie zakłada się, że transformacja mezenchymalna śródbłonka naczyniowego stanowi przyczynę dysfunkcji śródbłonka naczyniowego związanej z wiekiem, a stopień jej zaawansowania determinuje nie tylko stan śródbłonka naczyniowego ale także rokowania pacjenta w przypadku raka piersi. Celem projektu jest zbadanie progresji transformacji mezenchymalnej w krążeniu systemowym (aorta) i w krążeniu lokalnym (płuca) w toku starzenia się oraz w trakcie przerzutowania komórek raka piersi do płuc, a także zweryfikowanie, czy zmieniony w toku w/w procesów fenotyp płytek krwi może stymulować progresję EndMT i zmniejszenie integralności bariery śródbłonka naczyniowego. Planuje się również poszukiwanie białek wydzielanych przez płytki krwi, które mogą warunkować ten proces.

Rola N-metylotransferazy nikotynoamidowej (NNMT) i mechanizmów mitochondrialnych w dysfunkcji śródbłonka

Kierownik: prof. dr hab. Krzysztof Olaf Zabłocki (Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego Polskiej Akademii Nauk)
Koordynacja ze strony JCET jako partnera: prof. dr hab. Stefan Karol Chłopicki
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program OPUS
Wnioskowane dofinansowanie: 1 415 832 zł PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Dysfunkcja śródbłonka naczyniowego towarzyszy większości chorób człowieka, będąc ich pierwotną przyczyną lub następstwem patologii narządów. Skutkiem dysfunkcji śródbłonka w cukrzycy są makro- i mikro-angiopatie układu sercowo-naczyniowego prowadzące do zawału serca, nefropatii, czy retinopatii cukrzycowej. Pomimo intensywnych badań mechanizmy biochemiczne i molekularne leżące u podstaw dysfunkcji śródbłonka nie są w pełni wyjaśnione. Jednym z czynników wpływających na prawidłową funkcję śródbłonka może być N-metylotransferaza nikotynoamidowa (NNMT), i produkt katalizowanej przez ten enzym reakcji metylacji nikotynamidu, 1- metylonikotynamid (MNA). Związek ten podawany egzogennie wykazuje działanie przeciwzakrzepowe, przeciwzapalne i naczynioprotekcyjne. Nieznana jest jednak funkcja endogennego MNA powstającego w komórkach śródbłonka. NNMT wykorzystuje jako substrat amid kwasu nikotynowego (NA), który jest także prekursorem NAD+, co sprawia, że enzym ten wpływa na pulę dinukleotydów nikotynamidoadeninowych, a zatem pośrednio na metabolizm energetyczny mitochondriów i komórek i aktywność enzymów zależnych od NAD+ np. sirtuin. Stawiamy hipotezę , że zwiększona aktywność NNMT w komórkach śródbłonka w warunkach stresu ma działanie cytoprotekcyjne poprzez stabilizację (stymulację) aktywności sirtuin. Celem niniejszego projektu jest zbadanie roli jaką pełni NNMT w odpowiedzi komórek śródbłonka w różnych modelach stresu komórkowego, w tym w obecności palmitynianu indukującego insulinooporność, po traktowaniu TNFa wywołującym odpowiedź zapalną, w obecności czynników o działaniu genotoksycznym, a także w warunkach stresu metabolicznego i oksydacyjnego.

Rola Rnazy Mcpip1 w upośledzonym funkcjonowaniu śródbłonka towarzyszącym niealkoholowej stłuszczeniowej chorobie wątroby

Kierownik: dr Jerzy Kotlinowski (Zakład Biochemii Ogólnej
Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii, Uniwersytet Jagielloński)
Koordynacja ze strony JCET jako partnera: prof. dr hab. Stefan Karol Chłopicki
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program OPUS
Wnioskowane dofinansowanie: … PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Celem projektu jest określenie roli, jaką pełni białko MCPIP1 w aktywacji i uszkodzeniu komórek śródbłonka w patogenezie niealkoholowej stłuszczeniowej chorobie wątroby (NAFLD). MCPIP1 należy do grupy kluczowych białek odpowiedzialnych za negatywną regulację odpowiedzi zapalnej. Hipoteza badawcza zakłada, że warunkowe wyłączenie genu kodującego białko MCPIP1 w leukocytach linii mieloidalnej, bądź w hepatocytach zainicjuje produkcję cytokin prozapalnych przez te komórki zmieniając tym samym funkcję i strukturę endotelium, przyczyniając się w ten sposób do progresji symptomów NAFLD. Planowane eksperymenty pozwolą na zbadanie nowych mechanizmów zaangażowanych w funkcjonowanie komórek śródbłonka jak również wykazanie istotnej roli MCPIP1 w biologii endotelium może przyczynić się do opracowania nowych terapii medycznych. Związki, które hamują degradację MCPIP1 mogą być w przyszłości wykorzystane do projektowania nowych leków stosowanych w terapii przewlekłego stanu zapalnego.

Sondy CPL i RROA w badaniu struktury białek – indukcja chiralności oraz nowe metody wzmacniania sygnału chiralooptycznego

Kierownik: dr Grzegorz Zając
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program OPUS 18
Wnioskowane dofinansowanie: 1 453 332 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Zmiany strukturalne białek odgrywają kluczową rolę w wielu chorobach neurodegeneracyjnych i cywilizacyjnych, w tym w chorobie Alzheimera, chorobie Parkinsona, miażdżycy, cukrzycy i innych chorobach związanych z dysfunkcją śródbłonka. Ostatnio wykazano, że metody spektroskopowe czułe na chiralność cząsteczkową (metody chiralooptyczne) są bardzo wrażliwe na trójwymiarową strukturę i zmiany struktury chiralnych układów biologicznych, w tym białek i ich agregatów, wykazując dodatkowe informacje strukturalne, nieosiągalne żadną inną metodą. Jednak ze względu na swoją naturę, metody te charakteryzują się zazwyczaj niską intensywnością uzyskiwanego sygnału, dlatego nie nadają się do badania biocząsteczek w ich naturalnym środowisku. Okazuje się jednak, iż sygnał niektórych z metod chiralooptycznych, ROA (ramanowska aktywność optyczna) oraz VCD (wibracyjny dichroizm kołowy) może zostać wzmocniony poprzez agregację badanych cząsteczek.

Głównym celem naukowym projektu są badanie spektroskopowe aminokwasów, peptydów i białek w układach modelowych jak i układach biologicznych zmodyfikowanych pod wpływem różnych warunków fizyko-chemicznych, a także badanie oddziaływania sond CPL z różnymi układami białkowymi, w formie natywnej i zagregowanej.

Pomiary spektroskopowe, wzbogacone zostaną również poprzez obliczenia teoretyczne właściwości spektroskopowych różnych modeli molekularnych i supramolekularnych badanych układów.

SONATINA

Badanie procesu zapalnego komórek śródbłonka in situ w izolowanych funkcjonalnych naczyniach krwionośnych z wykorzystaniem obrazowania ramanowskiego, mikroskopii sił atomowych i cytometrii obrazowej

Kierownik: dr inż. Marta Pacia
Wykonawcy: –
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program SONATINA 1
Wnioskowane dofinansowanie: 688 346 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Niniejszy projekt zakłada pomiary komórek śródbłonka in situ w izolowanych funkcjonalnych naczyniach krwionośnych. Oznacza to, że po wypreparowaniu naczynia krwionośnego z organizmu myszy, nieutrwalone fragmenty otwartego naczynia krwionośnego umieszczane są w medium podtrzymującym funkcjonalność komórek śródbłonka, a następnie poddawane są eksperymentom. Projekt zakłada wykorzystanie szeregu technik badawczych: wysokorozdzielczego obrazowania ramanowskiego, pomiary widm ramanowskich z wykorzystaniem próbników światłowodowych, obrazowanie topografii,, fazy i amplitudy mikroskopią sił atomowych (AFM), wyznaczanie sztywności na podstawie pomiarów krzywych siła–odległość AFM oraz badań biologicznych.

Całościowe opracowanie otrzymanych wyników pozwoli na kompleksowe scharakteryzowanie markerów stanu zapalnego komórek śródbłonka in situ w izolowanych funkcjonalnych naczyniach krwionośnych, przykładowo pojawienie się ciałek lipidowych (obrazowanie ramanowskie), zwiększenie sztywności komórek śródbłonka (krzywe siła-odległość AFM) i zmniejszenie ilości wydzielanego tlenku azotu(II). Wyniki projektu przyczynią się do lepszego poznania procesu zapalnego, a pomiary komórek śródbłonka in situ w izolowanych funkcjonalnych naczyniach krwionośnych zapewnią naturalne środowisko. Farmakologia śródbłonka w wybranym modelu zapalenia pozwoli na określenie skuteczności działania wybranego leku i jego wpływ na zdefiniowane wcześniej cechy charakterystyczne stanu zapalnego.

SONATA

Spektroskopia ramanowska w badaniach in vitro wpływu chemioterapeutyków na komórki śródbłonka

Kierownik: dr Katarzyna Bożena Majzner
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program SONATA
Wnioskowane dofinansowanie: 616 600 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Celem projektu zatytułowanego „Spektroskopia ramanowska w badaniach in vitro nad wpływem wybranych chemioterapeutyków na komórki śródbłonka” jest zbadanie z zastosowaniem wieloparametrowej metodyki wykorzystującej konfokalną spektroskopię ramanowską, spektroskopię absorpcyjną w podczerwieni, mikroskopię sił atomowych (AFM) oraz oznaczeń biochemicznych do równoczesnej oceny wpływu na komórki śródbłonka leków przeciwnowotworowych podawanych dożylnie pacjentom onkologicznym. W ramach projektu planowane jest zbadanie wpływu toksycznego działania szeregu rutynowo stosowanych w onkologii cytostatyków na komórki śródbłonka naczyniowego. Toksyczność to cecha cytostatyków polegająca na powodowaniu zaburzeń funkcji lub śmierci komórek żywych wskutek kontaktu z nimi i jest to działanie niepożądane wynikające z reakcji chemicznych/fizykochemicznych pomiędzy związkiem chemicznym a układem biologicznym (np. DNA, enzymy).

W poszukiwaniu specyficznego profilu oksylipin odzwierciedlającego rozwój dysfunkcji śródbłonka naczyniowego z zastosowaniem niecelowanej i celowanej lipidomiki

Kierownik: dr Agnieszka Kij
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program SONATA 17
Wnioskowane dofinansowanie: 1 899 052 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Celem projektu jest zatem opracowanie nowych metod lipidomiki niecelowanej UPLC-HRMS oraz celowanej UPLC-MS/MS, i zastosowanie ich do identyfikacji specyficznego profilu oskylipin odzwierciedlającego dysfunkcję naczyń wieńcowych oraz obwodowych rozwijającą się w hiperlipidemii wraz z wiekiem, a także zweryfikowanie czy poprawa funkcji naczyń w wyniku zastosowanej strategii naczynioochronnej (metformina lub atorwastatyna, oraz suplementacja WNKT) związana jest ze zmianą profilu oksylipin i zmianą kierunku ich biosyntezy u myszy dyslipidemicznych E3L.CETP.

Realizacja projektu badawczego obejmującego szerokie profilowanie lipidomiczne w połączeniu z wielokierunkową oceną funkcji naczyń krwionośnych, pozwoli na identyfikację specyficznego profilu oksylipin odzwierciedlającego dysfunkcję naczyń wieńcowych oraz obwodowych rozwijającą się w wyniku hiperlipidemii oraz starzenia u myszy dyslipidemicznych z ludzkim profilem lipidowym E3L.CETP, który mógłby stanowić nowe podejście w diagnostyce, zapobieganiu i leczeniu chorób układu sercowo-naczyniowego u ludzi. Ponadto, znalezienie powiązania pomiędzy dysfunkcją śródbłonka naczyniowego, profilem oksylipin i jego zmianą w wyniku zastosowanej strategii naczynioochronnej oraz suplementacji WNKT pozwoli na lepsze poznanie i zrozumienie mechanizmów oraz farmakologii „wygaszania” stanu zapalnego zależnych od oksylipin(SPM), które mogą okazać się istotne w efektywnej terapii dysfunkcji śródbłonka naczyń wieńcowych i obwodowych.

Badanie upośledzenia mikrokrążenia wieńcowego w mysim modelu niewydolności serca

Kierownik: dr Grzegorz Kwiatkowski
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program SONATA 16
Wnioskowane dofinansowanie: 1 462 962 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Celem niniejszego projektu jest zastosowanie najnowszej metodologii obrazowania MR, która w sposób pośredni jak i bezpośredni mogłaby być użyta do oceny zmian w stanie mikrowaskulatury układu krążenia wieńcowego. Do tego celu użyjemy specjalnej linii myszy laboratoryjnych, które w trakcie swojego życia rozwijają niewydolność serca, której główne cechy charakterystyczne odpowiadają tym obserwowanym u ludzi. Planujemy w sposób szczegółowy ocenić zmiany jakie zachodzą w mikrokrążeniu wieńcowym podczas całego rozwoju niewydolności serca. Tak zdobyta wiedza będzie później użyta do oceny efektów farmakoterapii w poprawie upośledzenia mikrokrążenia wieńcowego, z głównym lekami stosowanymi do leczenia niewydolności serca u ludzi.

Multimodalne podejście do kompleksowej oceny (dys)funkcjonalnego fenotypu śródbłonka w izolowanych naczyniach krwionośnych

Kierownik: dr Marta Pacia
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program SONATA 17
Wnioskowane dofinansowanie: 1 650 782 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Nowa generacja leków stosowanych do leczenia cukrzycy typu 2 to inhibitory kotransportera sodowo-glukozowego 2 (ang. sodium-glucose co-transporter 2, SGLT2-I), których spektrum działania wykracza daleko poza systemową redukcję glukozy we krwi pacjentów poprzez zablokowanie wtórnej reasorbcji glukozy z moczu pierwotnego, i wydalenie nadmiaru glukozy z organizmu wraz z moczem. Postuluje się, że SGLT2-I mogą wykazywać ochronny wpływ na śródbłonek zarówno w stanach hiperglikemicznych, jak i w stanie zapalnym naczyń krwionośnych. Mechanizm działania SGLT2-I na naczynia krwionośne nie został do końca poznany, dlatego w tym projekcie zaproponowane zostało opracowanie unikalnej metodologii mającej na celu scharakteryzowanie zmian właściwości chemicznych, biologicznych, nanostrukturalnych i funkcjonalnych w aktywowanych/dysfunkcyjnych komórkach śródbłonka w izolowanych naczyniach krwionośnych. Pierwszy etap projektu obejmuje zastosowanie opracowanej metodyki badawczej do scharakteryzowania wpływu SGLT2-I na aktywowany śródbłonek w stanie zapalnym lub stanie hiperglikemii, natomiast drugi etap obejmuje zastosowanie opracowanej metodyki badawczej do weryfikacji skuteczności terapeutycznej SGLT2-I w odwracaniu dysfunkcji śródbłonka.

Hamowanie izomeraz wiązań disiarczkowych białek (PDI) jako strategia do redukcji stanu prozakrzepowego w miażdżycy; implikacje terapeutyczne

Kierownik: dr Kamil Przyborowski
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program SONATA 17
Wnioskowane dofinansowanie: 1 657 204 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Leczenie przeciwpłytkowe jest standardem w zwalczaniu zakrzepicy powodowanej przez rozwijającą się miażdżycę naczyń krwionośnych, ale pomimo postępów w terapii przeciwzakrzepowej choroby układu sercowo-naczyniowego, w tym zawał mięśnia sercowego i udar mózgu, nadal są głównymi przyczynami przedwczesnych zgonów na całym świecie. Dlatego istnieje potrzeba opracowania bardziej skutecznych i bezpiecznych leków przeciwzakrzepowych działających przez nowe mechanizmy. Białkowe izomerazy disiarczkowe (z ang. PDI) PDIA1, PDIA3 lub PDIA6 uwalniane z płytek krwi i śródbłonka naczyniowego, wydają się atrakcyjnym punktem uchwytu dla leków przeciwzakrzepowych, ponieważ przez wpływ na płytki krwi i układ krzepnięcia wspomagają tworzenie zakrzepów.

Głównym celem tego projektu jest lepsze scharakteryzowanie czynnościowej roli głównych enzymów PDI występujących w płytkach krwi oraz ujawnienie różnic w regulacji czynności płytek krwi i procesów krzepnięcia przez PDIA1, PDIA3 i PDIA6 w miażdżycy w porównaniu do normalnego stanu zdrowia.

Wiedza uzyskana w ramach tego projektu ułatwi opracowanie w przyszłości nowych leków przeciwzakrzepowych działających na enzymy PDI, a dokładnie leków przeciwdziałających wybiórczo zakrzepicy wywoływanej przez postępującą miażdżycę. Z drugiej strony, może powstać nowa perspektywa na wykorzystywanie profilowania enzymów PDI do oceny zaawansowania miażdżycy albo do przewidywania ryzyka incydentów zakrzepowych w progresji miażdżycy.

Ekto-enzymy w interakcjach śródbłonka naczyniowego z komórkami krążącymi we krwi w fizjologii, patologii i terapii; czy komórki mogą wymieniać się enzymami?

Kierownik: dr Barbara Kutryb-Zając (Katedra i Zakładzie Biochemii Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego)
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program SONATA 15
Wnioskowane dofinansowanie: 1 498 740 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Celem projektu jest wykazanie roli ekto-enzymów w bezpośrednim kontakcie między komórkami. Ekto-enzymy są białkami znajdujących się na powierzchni komórek, metabolizującymi szerokie spektrum substratów, które pośredniczą w komunikacji międzykomórkowej w fizjologii i patologii. W ramach projektu wykazane zostaną zmiany aktywności ekto-enzymów wywołane poprzez interakcje śródbłonka naczyniowego z komórkami krążącymi we krwi,które mogą̨ stymulować́ powstawanie niekorzystnego fenotypu komórek śródbłonka. Ponadto, zbadana zostanie rolaekto-enzymów jako cząsteczek adhezyjnych oraz możliwości terapeutyczne związków modulujących ich właściwości w patologiach naczyniowych i chorobie nowotworowej.

Od struktury fenestracji w żywych komórkach śródbłonka zatok wątroby do farmakologii fenestracji śródbłonka in vitro w czasie rzeczywistym

Kierownik: dr Bartłomiej Zapotoczny (Instytut Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk)
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program SONATA 15
Wnioskowane dofinansowanie: 927 600 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Przez blisko 50 lat od odkrycia fenestracji, szybkość procesów związanych ze zmianami w ilości i wielkości fenestracji pozostawała w sferze hipotez. Wraz z rozwinięciem mikroskopii sił atomowych (AFM) w badaniu fenestracji pojawiły się nowe, dotychczas będące poza zasięgiem, metody badania porowatości komórek LSEC. Obecne wyniki badań literaturowych, w tym nasze z użyciem techniki AFM, wskazują na ogromną rolę cytoszkieletu w budowie fenestracji. Celem tego projektu jest zrozumienie roli cytoszkieletu w tworzeniu i utrzymaniu fenestracji, a także wpływu naczynioprotekcyjnych mediatorów na porowatość świeżo izolowanych, żywych, pierwotnych, mysich komórek LSEC in vitro. Badania dostarczą informacji o zmianach cytoszkieletu fenestracji w czasie rzeczywistym. Interakcje zachodzące między elementami stanowiącymi cytoszkielet w żywych komórkach, zarówno nienaruszonych, jak i wystawionych na działanie narzędzi farmakologicznych można przełożyć na inne typy komórek. Pozwoli to na poznanie dynamiki cytoszkieletu LSEC oraz zrozumienie mechanizmów regulujących fenestracje, co ma bezpośrednie znaczenie w leczeniu chorób wątroby.

Badania strukturalne i obrazowanie chemiczne witaminy A i E oraz ich metabolitów w zdrowych i patologicznie zmienionych tkankach zwierzęcych

Kierownik: dr Katarzyna M. Marzec
Wykonawcy: dr Chruszcz-Lipska Katarzyna, dr Maślak Edyta, mgr Kamila Kochan
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program SONATA 4
Wnioskowane dofinansowanie: 362 380 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Podstawowym celem pracy jest określenie in situ dystrybucji witamin A, E oraz ich metabolitów w wybranych tkankach mysich. Pierwszy etap badań dotyczy próbek biologicznych osobników zdrowych pobranych z różnych organów (wątroba, płuca, mózg, nerki, aorta). Drugi, tkanek pobranych z oragnów zmienionych chorobowo. Badania będą prowadzone przy pomocy obrazowania ramanowskiego oraz IR. W celu weryfikacji/potwierdzenia danych planuje się również barwienia histologiczne. Analiza strukturalna oraz konformacyjna tytułowych związków pozwoli na odnalezienie „spektroskopowych pasm markerowych”, które umożliwią analizę obrazowania próbek biologicznych. Stosowane w projekcie techniki podzielić można na metody eksperymentalne (IR, RS) oraz kwantowo-chemiczne metody teoretyczne (głównie DFT).

Opracowanie metodyki tlenometrii EPR do oceny śródbłonkowego działania leków

Kierownik i wykonawca: dr Patrycja Kaczara
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program SONATA 3
Wnioskowane dofinansowanie: 391 482 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Śródbłonek naczyń krwionośnych pełni ważną rolę w utrzymaniu homeostazy naczyń w warunkach fizjologicznych oraz patologicznych. Wyniki badań wstępnych wykazały, że stan zapalny u myszy spowodował znaczne obniżenie szybkości konsumpcji tlenu przez skrawki wyizolowanych naczyń krwionośnych, a efekt mógł być regulowany farmakologicznie. Większość rodzajów komórek zużywa tlen podczas oddychania mitochondrialnego w celu wyprodukowania energii w procesie fosforylacji oksydacyjnej. Jednakże komórki śródbłonka do produkcji ATP wykorzystują w znacznej mierze glikolizę, a dokładniej proces nazwany glikolizą tlenową, nawet w obecności wystarczającej ilości tlenu. Ta nietypowa własność śródbłonka jest prawdopodobnie wynikiem adaptacji do środowiska o wysokiej zawartości tlenu, a udział glikolizy tlenowej w stosunku do fosforylacji oksydacyjnej może silnie zależeć od fizjologicznych lub patologicznych warunków. Sposób pozyskiwania przez komórki energii może być bardzo czułym parametrem pozwalającym na ocenę odpowiedzi komórek na różne korzystne lub szkodliwe czynniki.

Dlatego głównym celem proponowanych badań jest opracowanie i optymalizacja opartej o spektroskopię elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR) metodologii pomiaru oddychania komórek śródbłonka in vitro lub izolowanych mysich naczyń krwionośnych ex vivo w warunkach fizjologicznych lub patologicznych. Drugim celem badań jest ocena, przy użyciu opracowanej metody, zmian aktywności procesów glikolizy i oksydacyjnej fosforylacji w odpowiedzi na czynniki prozapalne lub inne rodzaje stresu komórkowego. Opracowana metodologia będzie także pomocną w badaniach nad rolą nowych, farmakologicznie aktywnych związków, jak CORM, mildronian czy trimetazydyna na oddychanie i stres oksydacyjny w komórkach śródbłonka.

ETIUDA

Badania kompleksów wybranych hemoprotein i ich przemian w układach biologicznych metodami spektroskopii molekularnej

Kierownik: mgr Jakub Stanisław Dybaś
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program ETIUDA
Wnioskowane dofinansowanie: 115 676 PLN
Okres realizacji: 12 miesięcy

Hemoproteiny tworzą grupę białek, których grupą prostetyczną jest hem, połączenie kationu żelaza (FeII) i porfiryny (protoporfiryny IX). Najbardziej rozpowszechnioną z hemoprotein jest hemoglobina (Hb), białko występujące w erytrocytach, pełniące funkcję transportera gazów oddechowych (O2 i CO2) oraz biorące udział w utrzymaniu regulacji kwasowo-zasadowej. Obok Hb najważniejszymi przykładami hemoprotein są mioglobina (Mb), występująca w mięśniach jako magazyn O2, oraz cytochrom c, transporter elektronów w łańcuchu oddechowym zachodzącym w mitochondriach. Różnice w pełnionych funkcjach pomiędzy wymienionymi wyżej hemoproteinami znajdują swoje odzwierciedlenie w ich budowie. Zarówno w cząsteczkach Hb jak i Mb grupę prostetyczną stanowi hem b. W odróżnieniu jednak do Hb, której białkowa część złożona jest z czterech podjednostek, mioglobina zbudowana jest tylko z jednej. Przekłada się to na wyższe powinowactwo tlenu do Mb1 co jest zrozumiałe ze względu na pełnioną funkcję – jako magazyn dla tlenu, Mb musi chętniej wiązać, a trudniej odłączać O2 niż dostarczająca go Hb. Cytochrom c jest najmniejszym białkiem wśród opisywanych hemoprotein o znikomym powinowactwie do O2, którego łańcuch polipeptydowy jest połączony z hemem c za pośrednictwem dwóch mostków tioeterowych, co stanowi znaczącą różnicę w porównaniu do Mb i Hb, gdzie hem b związany jest z globiną wiązaniem koordynacyjnym poprzez kation żelaza. Cechą wspólną opisywanych hemoprotein jest obecność centralnie ulokowanego jonu żelaza o sześciu miejscach koordynacyjnych. Pięć z nich, jest najczęściej zajętych przez wiązania Fe z atomami azotu (cztery pochodzące od pierścieni pirolowych a jedno od azotu imidazolowego pierścienia histydyny). Ostatnie, szóste miejsce koordynacyjne, pozostaje wolne, i w zależności od hemoproteiny może stać się miejscem związania różnego podstawnika – O2, CO, NO, histydyny lub innego aminokwasu, tworząc kompleks hemoproteiny.

PRELUDIUM

Rola dehydrogenazy mleczanowej A w rozwoju dysfunkcji śródbłonka w modelu mysim niewydolności serca

Kierownik: mgr Agnieszka Karaś
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM 20
Wnioskowane dofinansowanie: 209 996 PLN
Okres realizacji: 36 miesiące

Celem tego projektu jest zbadanie związku między metabolizmem komórkowym ściany naczyń krwionośnych a dysfunkcją śródbłonka podczas rozwoju niewydolności serca. Niewydolność serca jest obecnie główną przyczyną śmiertelności na świecie, ponadto w Polsce wskaźnik hospitalizacji i śmiertelność z powodu tej choroby należą do najwyższych w Europie. Co ciekawe, ogólna dysfunkcja śródbłonka jest obserwowana u pacjentów nawet z łagodną postacią niewydolności serca i jest ważnym czynnikiem prognostycznym złego rokowania pacjenta i zwiększonego ryzyka zgonu sercowego. Śródbłonek, warstwa komórek wyścielających naczynia, odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu prawidłowego funkcjonowania naczyń krwionośnych. Jak dotąd mechanizmy rozwoju dysfunkcji śródbłonka podczas niewydolności serca są niejasne. Hipoteza projektu zakłada, że zmiany w produkcji energii komórkowej w ścianie naczyń mogą być jednym z czynników przyczyniających się do dysfunkcji śródbłonka. W związku z tym, ten projekt ma na celu ocenę związku między dysfunkcją śródbłonka a metabolizmem energetycznym, szczególnie skupiając się na roli dehydrogenazy mleczanowej A, enzymu odpowiedzialnego za produkcję mleczanu, który jest nie tylko związkiem energetycznym ale także istotnym czynnikiem regulatorowym. Do badań zostanie wykorzystany mysi model niewydolności serca. Wyniki otrzymane podczas realizacji projektu wniosą nowe informacje o patofizjologii naczyń w niewydolności serca i mogą przyczynić się do opracowania nowych strategii terapeutycznych poprawiających rokowanie pacjentów.

Cross-talk między śródbłonkiem i okołonaczyniową tkanką tłuszczową w stanie zapalnym: obrazowanie adipocytów w kokulturze z komórkami śródbłonka

Kierownik: mgr Ewa Stanek
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM 22

Rola okołonaczyniowej tkanki tłuszczowej (ang. perivascular adipose tissue, PVAT) w rozwoju patologii naczyniowej, w tym dysfunkcji śródbłonka, nie została jeszcze dobrze poznana. Stąd nadrzędnym celem projektu będzie zrozumienie interakcji komórek śródbłonka (ang. endothelial cells, ECs) oraz adipocytów PVAT, podczas prawidłowego dojrzewania tych komórek, jak i w warunkach patologicznych spowodowanych działaniem diety wysokotłuszczowej (ang. high-fat diet, HFD) oraz czynników prozapalnych związanych z otyłością. Ze względu na brak komercyjnych linii komórkowych PVAT, projekt ten jako pierwszy wskaże nowe możliwości badań tej tkanki w modelach in vitro, co przyczyni się do rozwoju biologii naczyń krwionośnych i zrozumienia powiązanych z nimi chorób.

W projekcie badane będą dwa modele kokultur komórkowych, opierających się na bezpośrednim lub pośrednim oddziaływaniu adipocytów PVAT i komórek ECs in vitro. Komórki progenitorowe PVAT myszy zdrowych oraz otyłych (karmionych dietą HFD) różnicowane będą w dojrzałe adipocyty i poddane analizie w kontekście wpływu otyłości na skład chemiczny tkanki PVAT oraz jej działania na komórki ECs. Dodatkowo, dla oceny skutków stanu zapalnego komórek ECs na regulację komórek PVAT, mysia linia pierwotnych komórek aortalnych ECs poddana będzie działaniu czynników prozapalnych, takich jak TNF (ang. tumor necrosis factor). W celu zweryfikowania udziału PVAT w metabolizmie naczyniowym oraz dla ujawnienia markerów zapalenia wynikających ze zmian w składzie chemicznym kropli lipidowych, zastosowany zostanie szereg metod, w tym wysokorozdzielcza mikroskopia ramanowska.

Nowe strategie farmakologicznej modulacji tworzenia mikropęcherzyków płytkowych – wpływ na śródbłonek naczyniowy

Kierownik: mgr Agnieszka Pełesz
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM 19
Wnioskowane dofinansowanie: 209 976 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Obecnie terapia przeciwpłytkowa odgrywa ważną rolę w zapobieganiu zaburzeń układu krwionośnego, a nawet rozprzestrzenianiu się przerzutów. Niestety, liczne badania naukowe wskazują na różne efekty skuteczności leczenia przeciwpłytkowego w wielu jednostkach chorobowych. Oznacza to, że nadal brakuje wiedzy na temat, w jaki sposób terapia przeciwpłytkowa wpływa na mechanizmy wymiany informacji między komórkami. Mechanizmy komunikacji międzykomórkowej polegają między innymi na uwalnianiu mikropęcherzyków do przestrzeni pozakomórkowej. Mikropęcherzyki działają jako ważne przekaźniki informacji zarówno w warunkach fizjologicznych, jak i podczas przebiegu różnych chorób. Pęcherzyki pozakomórkowe pochodzące z płytek krwi wykazują właściwości prozakrzepowe i prozapalne. Dlatego dla efektywnej strategii przeciwpłytkowej, wydaje się kluczowym, aby usystematyzować wiedzę na temat, w jaki sposób leczenie wpływa na modulację uwalniania mikropęcherzyków płytkowych i ich właściwości jako przekaźników informacji między komórkami. Do chwili obecnej opublikowane są nieliczne badania dotyczące tego problemu naukowego, mimo że repertuar substancji przeciwpłytkowych wciąż rośnie. W szczególności nie wiadomo, w jaki sposób leczenie przeciwpłytkowe moduluje uwalnianie mikropęcherzyków płytkowych i ich wpływ na fenotyp komórek śródbłonka w warunkach fizjologicznych w porównaniu z miażdżycą.

W projekcie wykorzystamy unikalne metody opracowane w JCET do kompleksowej diagnostyki śródbłonka in vitro i ex vivo. Połączymy je z metodami, które zostaną opracowane w ramach tego projektu, w celu poszerzenia wiedzy na temat wpływu terapii przeciwpłytkowej na uwalnianie i funkcję mikropęcherzyków oraz ich wzajemne oddziaływanie ze zdrowym śródbłonkiem lub dysfunkcyjnym śródbłonkiem w modelu miażdżycy. Co ważne, badania mogą być kontynuowane również w kontekście innych jednostek chorobowych, w których stosuje się leczenie przeciwpłytkowe, ale działanie jest nieefektywne lub powoduje skutki uboczne. Uzupełnienie wiedzy w ramach tego projektu może otworzyć nowe możliwości terapeutyczne dla wielu jednostek chorobowych związanych z dysfunkcją śródbłonka naczyniowego.

Rola reaktywnych form tlenu (ROS) produkowanych podczas maksymalnego wysiłku przez śródbłonkowe enzymy NOX2 i NOX4 w regulacji powysiłkowego stresu oksydacyjnego, powysiłkowej hemostazy oraz wydolności wysiłkowej

Kierownik: mgr Kamil Przyborowski
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM
Wnioskowane dofinansowanie: 119 940 PLN
Okres realizacji: 24 miesiące

Niniejszy projekt ma na celu uzupełnić wiedzę na temat roli ROS generowanych podczas jednorazowego maksymalnego wysiłku przez śródbłonkowe enzymy NOX2 i NOX4 (z ang. Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate (NADPH) Oxidase (NOX)) w powysiłkowym stresie oksydacyjnym i adaptacji/maladaptacji śródbłonka, a także w regulacji wydolności wysiłkowej oraz powysiłkowych parametrów hemostatycznych/zakrzepowych przy użyciu unikatowych modeli zwierzęcych (myszy genetycznie zmodyfikowane typu knock-out (KO) enzymów NOX selektywnie w śródbłonku).

Reaktywne formy tlenu (z ang. Reactive Oxygen Species, ROS) jako produkty uboczne metabolizmu powstające w wyniku redukcji tlenu stanowią szeroką grupę cząsteczek o różnej reaktywności, np.: anionorodnik ponadtlenkowy (•O2-), nadtlenoazotyn (HONOO-) oraz nadtlenek wodoru (H2O2). Ich nadmierna produkcja w ilościach znacznie przekraczających zdolności eliminacji przez naturalne endogenne mechanizmy antyoksydacyjne lub powstawanie w nietypowych fizjologicznie miejscach określane są mianem stresu oksydacyjnego. Stres oksydacyjny może być przyczyną uszkodzenia struktur komórkowych, białek, lipidów oraz DNA i towarzyszy wielu jednostkom chorobowym. Z drugiej strony, ROS są również ważnymi cząsteczkami w regulacji procesów fizjologicznych. Wśród źródeł powstawania ROS możemy wyróżnić: NADPH oksydazy (NOX), oksydazę ksantynową (z ang. xanthine oxidase, XO), syntazę tlenku azotu (NOS) oraz mitochondrialny łańcuch oddechowy.

Wykonywanie wysiłku fizycznego wiąże się ze zwiększoną produkcją ROS. Jak wskazują dane literaturowe powstające w wysiłku ROS pośredniczą w prozdrowotnych efektach regularnego wysiłku poprzez uruchomienie wielu mechanizmów adaptacyjnych. Jednak powstające w nadmiernej ilości ROS podczas wysiłku mogą prowadzić do upośledzenia kurczliwości mięśni szkieletowych i wywołać ich zmęczenie. Ponadto, powstający w wysiłku
•O2- w bezpośredniej reakcji może inaktywować tlenek azotu (NO) produkowany przez śródbłonek. Znacznie obniżona biodostępność NO z powodu zwiększonej produkcji •O2- w wysiłku może prowadzić do przejściowej dysfunkcji śródbłonka. W związku z tym można przypuszczać, iż nadprodukcja ROS podczas zbyt intensywnego wysiłku zmniejszają wydolność wysiłkową.

Jednakże badania z udziałem ludzi i zwierząt nie potwierdzają tego, ponieważ suplemntacja antyoksydantami nie poprawia zdolności wykonania jednorazowego intensywnego wysiłku. Obecnie wiadomo, iż korzystne lub szkodliwe efekty biologiczne ROS nie są wynikiem jedynie ilości w jakiej powstają, ale również mogą być uzależnione od źródła ich produkcji w komórkach i tkankach, jak również rodzaju generowanej cząsteczki. Wydaje się, że jednym z głównych źródeł ROS i stresu oksydacyjnego w wysiłku jest zwiększona aktywność NADPH oksydaz (NOX) w śródbłonku, w którym aktywne są NOX1, NOX2, NOX4 i NOX5. Enzymy NOX obecne w śródbłonku głownie generują •O-. Wyjątkiem jest NOX4, który w przeciwieństwie do innych generuje H2O2. O2- produkowany przez NOX1, NOX2 i NOX5 inaktywuje bezpośrednio NO produkowany przez syntezę NO w śródbłonku (eNOS), co przyczynia się do dysfunkcji śródbłonka. Natomiast NOX4 przez produkcję H2O2 nie inaktywuje NO i jak wskazują dane literaturowe wydaje się pełnić rolę protekcyjną w układzie sercowo-naczyniowym.

Spektroskopia ramanowska w badaniach in vitro nad wychwytem molekuł przez komórki śródbłonka zatok wątroby

Kierownik: mgr Ewelina Matuszyk (Szafraniec)
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM
Wnioskowane dofinansowanie: 201 600 PLN
Okres realizacji: 36 miesiące

Projekt obejmuje zastosowanie spektroskopii ramanowskiej do badania procesu wychwytu komórkowego (głównie na drodze endocytozy) zachodzącego w komórkach śródbłonka zatok wątroby (ang. Liver Sinusoidal Endothelial Cells, LSECs).

Celem projektu jest opracowanie metody analitycznej pozwalającej śledzić wychwyt molekuł oraz określenie kinetyki tego procesu, z wykorzystaniem wysokiej specyficzności oraz zdolności rozdzielczej techniki obrazowania ramanowskiego. Otrzymane rezultaty zostaną odniesione do wyników obrazowania mikroskopią fluorescencyjną, która posłuży jako technika referencyjna.

Kluczowym etapem projektu będzie walidacja opracowanej metody, polegająca na zahamowaniu wychwytu badanych substancji przez zastosowanie odpowiednich inhibitorów. Ten etap ma na celu potwierdzenie udziału znanych mechanizmów pośredniczących w wychwycie badanych substancji. Komórki LSEC charakteryzują się wysoką zdolnością endocytarną pozwalającą na oczyszczanie krwiz potencjalnie niebezpiecznych molekuł, równocześnie będąc istotnym ‘graczem’ w utrzymaniu homeostazy wątroby i odporności. Dysfunkcja komórek LSEC jest kluczowym momentemw rozwoju licznych dysfunkcji wątroby, mającym bezpośredni związek z utratą zdolności wychwytu molekuł z krwi, a tym samym upośledzenia procesu jej oczyszczania.

Spektroskopia rezonansowego rozproszenia ramanowskiego w badaniach in vitro i ex vivo adduktów hemoglobiny z gazotransmiterami

Kierownik: mgr Jakub Stanisław Dybaś
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM
Wnioskowane dofinansowanie: 99 400 PLN
Okres realizacji: 24 miesiące

Śródbłonek naczyniowy, określany jako największy narząd wewnątrzwydzielniczy człowieka, produkuje i uwalnia liczne substancje wpływające na przeciwstawne procesy, zapewniające utrzymanie homeostazy naczyniowej. W przypadku zaburzenia tej równowagi dochodzi do dysfunkcji, opisywanej jako zaburzony rozkurcz oraz zwiększona przepuszczalność naczyń, czy upośledzenie właściwości naczynioprotekcyjnych śródbłonka. Procesy te są początkowym etapem wielu chorób, między innymi miażdżycy, nadciśnienia, niewydolności serca i innych patologii bezpośrednio niezwiązanych z układem sercowo-naczyniowym, takich jak np. przerzutowość nowotworowa. Z tego względu, nowym podejściem w leczeniu wymienionych schorzeń, staje się ukierunkowanie farmakoterapii na leczenie dysfunkcji śródbłonka. Badania przedkliniczne, badające skuteczność leczenia śródbłonka, wymagają jednak ciągłego rozwoju ze względu na brak rzeczywistych i solidnych metod oceny fenotypu śródbłonka naczyniowego w modelach zwierzęcych. Stosowane w warunkach klinicznych, nieinwazyjne metody oceny czynności śródbłonka nie sprawdzają się w warunkach eksperymentalnych, ze względu na wielkość badanych zwierząt (szczególnie myszy, stanowiących obecnie podstawowy model w badaniach przedklinicznych w biomedycynie) oraz częstotliwość pracy ich serca. Zatem powstaje potrzeba tworzenia nowych metod, które będą w stanie poradzić sobie z wymogiem wysokiej rozdzielczości czasowo-przestrzennej.

W niniejszym projekcie zdecydowano się na użycie nieinwazyjnej metody obrazowej opierającej się na zjawisku magnetycznego rezonansu jądrowego (MRI), charakteryzującą się wysoką czułości i powtarzalnością. Pomimo mniejszej dostępności, MRI stanowi doskonałe narzędzie pozwalające na wgląd w mechanizmy zależne od śródbłonka, zarówno w badaniach klinicznych jak i eksperymentalnych. Jednocześnie, metoda ta dostarcza wielu technik oraz możliwości wykorzystania środków kontrastowych, które pozwalają na badanie śródbłonka nawet u tak małych zwierząt jakimi są myszy.

W kierunku farmakologii doświadczalnej śródbłonka in vivo w oparciu o wieloparametrową metodę oceny czynności śródbłonka naczyniowego u myszy z wykorzystaniem technik obrazowania MR

Kierownik: mgr Anna Bar
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM
Wnioskowane dofinansowanie: 99 900 PLN
Okres realizacji: 24 miesiące

Celem projektu jest opracowanie i zwalidowanie czułej metodyki obrazowania in vivo pozwalającej na skuteczną ocenę zaburzeń śródbłonkowo-zależnej odpowiedzi naczyniorozkurczowej jak i przepuszczalności śródbłonka, które stanowią główne cechy jego dysfunkcji, a po drugie, zastosowanie opracowanej metodyki do oceny śródbłonkowych skutków farmakoterapii śródbłonka w mysim modelu miażdżycy, w którym spontanicznie rozwija się dysfunkcja śródbłonka.

W poszukiwaniu spektroskopowych markerów autofagii na przykładzie indukowanej farmakologicznie fosfolipidozy w komórkach śródbłonka

Kierownik: mgr Ewelina Bik
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM 18
Wnioskowane dofinansowanie: 210 000 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Zaobserwowano, że pacjenci zażywający leki psychotropowe z grupy CAD (ang. cationic amphiphilic drugs, pol. kationowe leki amfifilowe) mają zwiększone ryzyko zachorowania na choroby układu krążenia. Leki te mogą wywołać w komórkach fosfolipidozę. Postawiono hipotezę, że mechanizm fosfolipidozy indukowanej lekami jest wynikiem modulacji autofagii w śródbłonku, który stanowi barierę miedzy ścianą naczynia a krwią. Ponadto, hipotezą badawczą do zweryfikowania jest możliwość znalezienia spektroskopowych markerów autofagii w komórkach śródbłonka. Udział autofagii w indukowanej lekami fosfolipidozie i metabolizmie lipidów w śródbłonku jest wciąż niezbadanym obszarem. Metody spektroskopowe, takie jak proponowana tu główna metoda analityczna – mikroskopia ramanowska, pozwalają na niedestrukcyjne badania materiału biologicznego bez użycia znaczników. Można więc identyfikować w komórkach lipidy, ich zawartość i dystrybucję, równolegle badając inne składniki komórkowe, oraz leki, którymi traktowane są komórki. W projekcie planowane są badania fosfolipidozy, która występuje gdy fosfolipidy nadmiernie gromadzą się w komórkach i tkankach. Leki z grupy CAD, czyli m.in. te stosowane w leczeniu depresji, psychozy, malarii i arytmii mogą indukować fosfolipidozę w komórkach. Celem projektu jest znalezienie spektroskopowych markerów autofagii prowadząc badania in vitro wpływu wybranych leków na komórki śródbłonka przy użyciu spektroskopii ramanowskiej, mikroskopii fluorescencyjnej, oraz testów biologicznych. W szczególności, uwaga będzie skupiona na poszukiwaniu spektroskopowych markerów, które pozwolą na identyfikację wczesnych zmian biochemicznych w komórkach śródbłonka spowodowanych przez fosfolipidozę indukowaną lekami. Z punktu widzenia farmakologii śródbłonka, określenie i zrozumienie mechanizmu fosfolipidozy oraz jego identyfikacja, może być odpowiedzią na rosnące obawy związane z działaniem leków z grupy CAD.

W poszukiwaniu mechanizmów przeciwpłytkowego działania związków uwalniajacych CO: znaczenie kinetyki uwalniania CO, działania antyadhezyjnego i wpływu na metabolizm

Kierownik: mgr Barbara Maria Sitek
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM
Wnioskowane dofinansowanie: 100 000 PLN
Okres realizacji: 24 miesiące

Celem projektu jest: zbadanie działania przeciwpłytkowego związków uwalniających CO (CORMs) o różnej naturze i kinetyce uwalniania CO, zbadanie wpływu CO-donorów na proces adhezji płytek krwi, z wykorzystaniem unikatowego systemu mikrowagi kwarcowej z systemem rozpraszania energii (Q-CMD) i nanoszczotek z sekwencją RGD, zbadanie wpływu związków uwalniających CO na metabolizm i bioenergetykę płytek krwi oraz wyjaśnienie czy mechanizmy przeciwpłytkowego działania związków uwalniających CO zależą od ich wpływu na bioenergetykę płytek krwi.

Realizacja projektu pozwoli na uzupełnienie wiedzy na temat działania CO na proces adhezji i agregacji płytek krwi i pozwoli lepiej zrozumieć mechanizm działania CO-donorów. Opracowany model badawczy będzie można wykorzystać do rozwoju badań farmakologii płytek krwi, zarówno w stanach fizjologicznych, jak i patologicznych, co może znaleźć zastosowanie do poszerzania obecnie istniejącej wiedzy na temat patomechanizmów chorób cywilizacyjnych i do poszukiwania nowych, skuteczniejszych niż obecnie metod ich leczenia. Wyniki badań zostaną opublikowane w czasopismach naukowych oraz będą prezentowane na konferencjach w Polsce i za granicą, co pozwoli na ich rozpowszechnienie.

Biosensor oparty na aptamerach do jednoczesnego oznaczania trombiny i czynnika von Willebranda w osoczu

Kierownik: mgr Katarzyna Derszniak
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM
Wnioskowane dofinansowanie: 149 940 PLN
Okres realizacji: 36 miesiące

Obecnie choroby cywilizacyjne stanowią duże wyzwanie dla dziedzin diagnostyki i farmakologii. Jednymi z najcięższych przypadłości są szeroko pojęte choroby nowotworowe. Obok nowotworów patologie układu krążenia jak np.: miażdżyca są również poważnym problemem klinicznym. W obu przypadkach istotne jest określenie czynników ryzyka, diagnoza choroby we wczesnym stadium i zastosowanie odpowiednio dobranej terapii. Dlatego też zasadne jest, iż poszukuje się zaawansowanych i precyzyjnych narzędzi diagnostycznych.

Okazuje się, że wykrywanie zaburzeń układu krzepnięcia może być czynnikiem prognostycznym zarówno dla rozwoju miażdżycy jaki i dla chorób nowotworowych. Trombina będąca kluczowym elementem układu krzepnięcia sprzyja rozwojowi powstającej blaszki miażdżycowej, zwiększa ryzyko incydentów zakrzepowo-zatorowych będących powikłaniem rozwijającej się miażdżycy. Może również stymulować proliferację komórek śródbłonka naczyniowego jak i komórek nowotworowych. Sprzyja również wewnątrznaczyniowemu wykrzepianiu oraz interakcjom komórka nowotworowa-płytka krwi. Ponadto, może sprawiać, że komórki śródbłonka stają się czulsze na działanie czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego VEGF (ang. Vascular Endothelial Growth Factor), co powoduje nasiloną mitozę komórek endothelium i ich migrację. Kolejnym dowodem na korelacje dysfunkcji układu krzepnięcia z chorobami nowotworowymi jest występowanie u pacjentów onkologicznych żylnej choroby zakrzepowo-zatorowej VTE (ang. Venous Thromboembolism). Jednym z identyfikowanych czynników ryzyka występowania VTE wśród pacjentów onkologicznych jest stan hiperkoagulacji, który wynika ze zwiększonej generacji trombiny. Ważnym składnikiem układu krzepnięcia obok trombiny jest czynnik von Willebranda, który aktywuje komórki śródbłonka sprzyjając rozwojowi zatorowości i przerzutów nowotworowych.

Dlatego opracowanie metody do badania funkcjonalego stanu układu zakrzepowego jest istotne dla oceny stopnia rozwoju choroby nowotworowej jak i patologii układu krążenia. Proponowanym rozwiązaniem jest biosensor, którego możliwości detekcyjne opierają się na wykorzystaniu aptamerów.

Badania bioanalityczne i farmakologiczne kompensacyjnych mechanizmów zależnych od MNA/COX-2/PGI2 w mysim modelu niedoboru tlenku azotu

Kierownik: mgr inż. Agnieszka Kij
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM 9
Wnioskowane dofinansowanie: 99 992 PLN
Okres realizacji: 24 miesiące

Celem projektu jest zbadanie kompensacyjnej roli szlaku MNA/COX-2/PGI2 w toku rozwoju dysfunkcji śródbłonka i upośledzenia aktywności NO oraz zbadanie skutków farmakologicznej jego aktywacji na aktywność płytek krwi w mysim modelu niedoboru śródbłonkowego NO.

MNA (1-methylo-nikotynamid) podawany egzogennie wywołuje działanie przeciwzakrzepowe i przeciwzapalne przez mechanizmy zależne od COX-2/PGI2, a podwyższone stężenie endogennego MNA w przebiegu dysfunkcji śródbłonka towarzyszącej miażdżycy czy zapaleniu wątroby wskazuje na znaczenie kompensacyjne tej cząsteczki. Stawiamy hipotezę, że endogenny MNA jest regulatorem aktywności układu COX-2/PGI2 i stanowi istotny mechanizm kompensacyjny uruchamiany wobec upośledzenia wydzielania śródbłonkowego NO. Niniejszy projekt ma na celu zweryfikowanie tej hipotezy z wykorzystaniem mysiego modelu nadciśnienia wywołanego przez farmakologiczne zahamowanie syntezy NO. Zbadany zostanie wpływ niedoboru NO na zmiany aktywności szlaku MNA/COX-2/PGI2 w oparciu o pomiary stężenia MNA i jego metabolitów (2-Met-PY, 4-Met-PY), profilu eikozanoidów w osoczu i w moczu w odniesieniu do zmian aktywności płytek krwi, która będzie badana w oryginalnym eseju w pełnej krwi ex vivo. Badania przeprowadzone będą w toku rozwoju nadciśnienia wywołanego przez farmakologiczny niedobór NO, jak i po podaniu związków będących egzogennym źródłem MNA (MNACl) lub MNA i NO (MNANO2, MNANO3, c2913). Ważnym elementem tego projektu będzie opracowanie metody analizy ilościowej oznaczania wybranych eikozanoidów w moczu oraz w osoczu, a także przeprowadzenie walidacji metody.

Charakterystyka roli płytek krwi w procesie przerzutowania oraz ocena skuteczności leczenia przeciwpłytkowego na zahamowanie przerzutów w doświadczalnym modelu przerzutowości mysiego raka gruczołu sutkowego

Kierownik: mgr Elżbieta Buczek
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM 8
Wnioskowane dofinansowanie: 99 980 PLN
Okres realizacji: 24 miesiące

Głównym celem niniejszego projektu jest zbadanie i charakterystyka roli płytek krwi w rozwoju przerzutów w płucach w doświadczalnym modelu przerzutowości nowotworowej mysiego raka gruczołu sutkowego 4T1 za pomocą trzech uzupełniających się metod badania płytek krwi: cytometrii przepływowej, oceny produkcji tromboksanu B2 w pełnej krwi, badania adhezji i agregacji płytek. Ponadto planowana jest ocena skuteczności leczenia przeciwpłytkowego na zahamowanie rozwoju przerzutów.

Przeciwzapalny efekt witaminy K: mechanizm działania

Kierownik: mgr Anna Kieońska-Rudek
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM 16
Wnioskowane dofinansowanie: 210 000 PLN
Okres realizacji: 36 miesiące

Ostatnie badania pokazują, że funkcje witaminy K wykraczają poza kalcyfikacje i koagulacje obejmując również działanie przeciwzapalne. Wiadomo, że w procesach krzepnięcia i regulacji gospodarki wapniowej organizmu witamina K pełni funkcję kofaktora gamma karboksylazy w zależnej od witaminy K karboksylacji białek takich jak osteokalczyna czy czynniki krzepnięcia, podczas gdy molekularny mechanizm przeciwzapalnego działania witaminy K nie został jak dotąd wyjaśniony. Co więcej nasze wstępne badania na mysich makrofagach wskazują, że przeciwzapalne działanie witaminy K obejmuje szersze spektrum efektów niż do tej pory opisywano, co wskazuje, że witamina K reguluje wiele ścieżek w przebiegu stanu zapalnego.

W projekcie preludium dokonamy kompleksowej charakterystyki tych efektów przeciwzapalnych w makrofagach oraz zbadamy mechanizm tego działania wybranych członków witamin K (K1, K3, K2MK4, K2MK5, K2MK7, K2MK9) z uwzględnieniem: udziału karboksylacji zależnej od witaminy K, regulacji szlaku sygnałowego NFkB i wpływu na funkcje mitochondriów.

Korzyści dla nauki w zakresie badań podstawowych przeprowadzonych w ramach tego projektu są następujące:
• Zdefiniowanie przeciwzapalnego profilu działania szerokiej gamy powszechnie stosowanych i nowych przedstawicieli grupy witamin K (K1, K3, K2MK4, K2MK5, K2MK7, K2MK9).
• Określenie wpływu powszechnie stosowanych antykoagulantów – inhibitorów witaminy K (warfaryny, acenokumarolu) na przeciwzapalne działanie witaminy K
• Analiza proteomiczna obecności białek zależnych od witaminy K w subpopulacjach makrofagów M1 / M2
• Charakterystyka szerokiego profilu zmian markerów zapalnych w odpowiedzi na leczenie witaminą K w subpopulacjach makrofagów M1 / M2
• Kompleksowa ocena udziału karboksylacji w przeciwzapalnym działaniu witaminy K w makrofagach, w tym polaryzacja M1 /M2
• Określenie zaangażowania szlaku sygnałowego NFkB w przeciwzapalne działanie witaminy K w makrofagach M1 / M2 • Określenie wpływu witaminy K na poprawę funkcji mitochondriów u makrofagów M1 / M2

Badanie układów biologicznie ważnych w warunkach wzmocnienia ramanowskiej aktywności optycznej

Kierownik: mgr Ewa Machalska
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM 17
Wnioskowane dofinansowanie: 210 000 PLN
Okres realizacji: 36 miesiące

Celem projektu jest analiza struktury oraz chiralności biologicznie ważnych układów molekularnych jak również rozwój efektu rezonansowego wzmocnienia ramanowskiej aktywności optycznej, przy zastosowaniu konwencjonalnych metod spektroskopii optycznej tj.: spektroskopii ramanowskiej i absorpcyjnej UV-Vis; oraz zaawansowanych technik chiralooptycznych tj.: elektronowego dichroizmu kołowego (ECD) oraz ramanowskiej aktywności optycznej (ROA). Ważnym etapem w pełnej analizie otrzymanych wyników spektroskopowych jest ich porównanie z wynikami uzyskanymi w oparciu o podejście teoretyczne. Jednym z przedmiotów badań jest witamina B12, która ze względu na obecność 9-ciu centrów chiralnych w chromoforowym pierścieniu korynowym cechuje się silną chiralnością. W organizmach ssaków ta endogenna witamina jest przekształcana do metaloorganicznych kofaktorów: metylo- oraz adenozynokobalaminy, które pełnią istotne funkcje w procesach związanych z metabolizmem aminokwasów, syntezą nukleotydów i czerwonych krwinek. Stąd też, ważnym aspektem pracy jest szczegółowe zbadanie struktury i aktywności optycznej witaminy B12 tak, aby poprzez znalezienie zależności pomiędzy strukturą a chiralnością lepiej zrozumieć kluczową rolę tej cząsteczki w komórkach eukariotycznych. Kolejnym przedmiotem badań jest amfoterycyna B (AmB), która ze względu na swoją niezwykłą zdolność do tworzenia supramolekularnych agregatów, zarówno w błonach lipidowych, jak i układach modelowych, stanowi jeden z nielicznych przykładów pre-rezonansowego efektu ROA wywołanego procesem agregacji (ang. Pre-resonance Aggregation-Inducted Raman Optical Activity, pre-AIROA), będącego jedną ze strategii wzmocnienia słabego sygnału ROA.

Mikrobiom jelitowy versus okołonaczyniowa tkanka tłuszczowa: badania z użyciem obrazowania ramanowskiego

Kierownik: mgr Zuzanna Majka
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM 20
Wnioskowane dofinansowanie: 208 345 PLN
Okres realizacji: 36 miesiące

Przez wiele lat okołonaczyniowa tkana tłuszczowa (skrót PVAT od ang. perivascular adipose tissue) była pomijana przez naukowców badających anatomię człowieka. Aż do lat 90 ubiegłego wieku PVAT rutynowo była usuwana w trakcie przygotowywania naczyń krwionośnych do dalszych badań. W 1991 roku naukowcy wykazali jednak, iż wpływ PVAT na naczynia krwionośne jest bardzo istotny i tym samym zapoczątkowali nowy kierunek badań. Obecnie wiadomo, iż PVAT jako tkanka parakrynna bierze czynny udział w homeostazie naczyniowej, a jej dysfunkcje są nieodłącznie związane z miażdżycą, otyłością oraz insulinoopornością. Wśród naukowców zajmujących się chorobami kardiometabolicznymi topowym tematem stał się również mikrobiom jelitowy. Szacuje się, że w ludzkim jelicie żyje 40 000 różnych gatunków bakterii, które wchłaniają około 10% codziennych składników odżywczych. Niestrawne węglowodany, takie jak błonnik czy skrobia, są wykorzystywane przez mikrobiom jelitowy do produkcji krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych. Metabolity mikrobiomu jelitowego, w tym najczęściej kwas octowy, propionowy i masłowy, wpływają na m.in. na funkcjonowanie wątroby, trzustki czy tkanki tłuszczowej poprawiając metabolizm lipidów i glukozy, a przez to chroniąc przed otyłością i insulinoopornością.

Celem projektu jest zbadanie wpływu mikrobiomu jelitowego na okołonaczyniową tkankę tłuszczową z punktu widzenia rozwoju chorób kardiometabolicznych. Aby zapewnić wielopłaszczyznowość badań zostanie wykorzystany zarówno mysi model jak i model in situ funkcjonalnej tkanki tłuszczowej. Główną techniką badawczą wykorzystywaną do badania PVAT będzie spektroskopia ramanowska. Technika ta opiera się na nieelastycznym rozpraszaniu światła i jest coraz powszechniej wykorzystywana do badań biochemicznych. Natomiast stan mikrobiomu jelitowego będzie badany z użyciem sekwencjonowania nowej generacji (Next Generation Sequencing – NGS). Przypuszczamy, że mikroflora jelitowa za pośrednictwem SCFA będzie oddziaływać na PVAT i (przynajmniej częściowo) odwróci negatywny wpływ otyłości i insulinooporności spowodowanej dietą wysokotłuszczową.

Uszkodzenie glikokaliksu – pierwszy etap patomechanizmu dysfunkcji śródbłonka; pomiary z zastosowaniem elektroforezy kapilarnej

Kierownik: mgr Karolina Matyjaszczyk-Gwarda
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM 16
Wnioskowane dofinansowanie: 139 447 PLN
Okres realizacji: 24 miesiące

Prawidłowa funkcja śródbłonka naczyniowego jest ściśle związana z prawidłową funkcją i budową glikokaliksu (GLX) -węglowodanowo-białkowej warstwy pokrywającej śródbłonek. Pojawia się coraz więcej dowodów na to, że uszkodzenie GLX wyprzedza rozwój jego dysfunkcji, czyli może być rozpatrywane jako pierwszy element patomechanizmu dysfunkcji śródbłonka.Jak dotąd, publikowane badania, przedstawiają tylko ułamek wiedzy o zmianach ilościowych i jakościowych w GLX, które zachodzą podczas rozwoju dysfunkcji śródbłonka. Dostępne metody służące do badania GLX mają swoje ograniczenia:mogą być zastosowane tylko dla tkanek ex vivo(immunohistochemia, mikroskopia sił atomowych), są oparte na analizie ilościowej tylko jednego ze składników GLX (metody immunoenzymatyczne np. ELISA), albo są niedostatecznie czułe. Według naszej wiedzy nie przeprowadzono do tej pory badań, które wyjaśniałyby jak poszczególne klasy glikozaminoglikanów (GAG) –polisacharydów będących jednym z budulców GLX, zachowują się podczas kolejnych etapów uszkodzenia GLX towarzyszących rozwojowi dysfunkcji śródbłonka. Przypuszczamy, że badanie stężeń w osoczu wszystkich klas GAG budujących GLX (siarczanu heparanu, heparyny, siarczanu dermatanu, siarczanu chondroityny, siarczanu keratanu) może pełniej oddać złożoność zachodzącego procesu uszkodzenia GLX orazw konsekwencji stać się czulszym biomarkerem stopnia zaawansowania degradacji GLX w stosunku do stosowanych obecnie(syndekan-1, siarczanheparanu, lub kwas hialuronowy).Wykorzystanie w proponowanym projekcie elektroforezy kapilarnej (CE) jest unikalnym podejściem, którepozwala na jednoczesne oznaczanienawet kilkudziesięciuróżnych cząsteczekGAG budujących GLX. Stosując metodę, opracowanąw oparciu o szczególne możliwości oferowane przez CEmożemy spodziewać się wyników, które odpowiedzą na pytanie, jak wyglądają pod kątem zmian w całym profilu GAG, kolejne etapy uszkodzenia GLX towarzyszące rozwojowi dysfunkcji śródbłonka. Rezultaty uzyskane z eksperymentów in vitroposłużą do opisania zmian w poszczególnym klasach GAG wywołanychwpływem bardziej lub mniej specyficznychenzymów uszkadzających GLX iokreśleniajakie zmiany w poziomach GAG są najbardziej charakterystyczne dla poszczególnych enzymów. Wzór ten posłuży jako podstawa do zbadania czy na poszczególnych etapach uszkodzenia GLX w modeluostrego uszkodzenia GLX invivoobserwowane zmiany w osoczu będą skorelowaneze zmianami reprezentatywnymi dla uszkodzenia konkretnej klasy GAG.Proponowany projekt, może stać się pierwszym krokiem w kierunku diagnozowania dysfunkcji śródbłonka na bardzo wczesnym etapie w oparciu odiagnostykę uszkodzenia GLX. Wykorzystanie CE, która jest techniką wysokoprzepustową i relatywnie tanią może wprowadzić nową jakość wśród dostępnych metod i stać się „złotym standardem” w rozpoznaniu wczesnego uszkodzenia śródbłonka naczyniowego.

Ocena porównawcza wpływu inhibitorów kinaz tyrozynowych (TKI) na funkcję śródbłonka in vivo u myszy

Kierownik: mgr Brygida Marczyk
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM 17
Wnioskowane dofinansowanie: 209 900 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

TKI blokują działanie kinaz tyrozynowych, które z kolei regulują wiele funkcji komórkowych, w tym sygnalizację komórkową oraz ich wzrost i podział. W niektórych typach komórek nowotworowych, enzymy te mogą być zbyt aktywne, prowadząc do ich gwałtownego wzrostu, co z kolei może być skutecznie hamowanie przez zastosowanie leków zawierających TKI.

Wprowadzenie TKI radykalnie zmieniło leczenie różnych nowotworów, w tym przewlekłej białaczki szpikowej (CML, chronic myeloid leukaemia). Niemniej jednak długotrwałe stosowanie TKI związane jest z niepożądanymi efektami naczyniowymi i prokoagulacyjnymi, co ma istotny wpływ na zachorowalność i śmiertelność pacjentów z powodu niekorzystnych zdarzeń naczyniowych. Pierwszym wprowadzonym TKI był imatynib, jednak ze względu na obserwowaną oporność na ten lek, wprowadzono TKI II generacji (nilotynib, dasatynib i bosutinib) oraz TKI III generacji (ponatynib). Podczas, gdy niepożądane działania naczyniowe obserwowano wielokrotnie w przypadku leczenia ponatynibem i nilotynibem, leczenie imatynibem uważa się za pozbawione istotnych niekorzystnych efektów naczyniowych i prozakrzepowych. Te obserwacje kliniczne sugerują odmienny efekt działania TKI na układ sercowo-naczyniowy, a w szczególności w śródbłonku naczyniowym.

Rola Angiotensyna (1-12) oraz szlaku niezależnego od ACE w produkcji Ang II w dysfunkcji sródbłonka naczyń obowodowych w niewydolności serca

Kierownik: mgr Tasnim Mohaissen
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM 15
Wnioskowane dofinansowanie: 209 999 PLN
Okres realizacji: 36 miesiące

Niewydolność mięśnia sercowego (NS) jest poważnym problemem klinicznym oraz społecznym, na który cierpi ponad 26 milionów osób na całym świecie. Pomimo znacznego postępu medycyny liczba pacjentów z niewydolnością serca jednak stale wzrasta. Dysfunkcja śródbłonka naczyń jest uważana za cenny marker prognostyczny jak i diagnostyczny w NS, a jej scharakteryzowanie może stać się ważnym punktem uchwytu dla nowej farmakoterapii działającej na mechanizmy śródbłonkowe w naczyniach obwodowych w NS.Jedną z podstawowych grup leków stosowanych w leczeniu NS opierają się na blokowaniu układu Renina-Angiotensyna (RAS). Niestety terapia polegająca na ograniczeniu niekorzystnego działania Angiotensyny II (Ang II) w przebiegu NS łagodzi objawy choroby jedynie w części przypadków. Niepełna skuteczność tego leczenia może wynikać z faktu, iż u wielu pacjentów w trakcie terapii wciąż może dochodzić do nadmiernej produkcji Ang II, która wymyka się spod kontroli standardowej farmakoterapii, fenomen znany jako „Ang II escape”. Ang II będąca jednym z głównych czynników wywołujących dysfunkcję śródbłonka może powstawać nie tylko systemowo (Angiotensynogen-Renina-Angiotensyna I-Konwertaza angiotensyny (ACE)-Ang II) ale również lokalnie w naczyniach obwodowych w wyniku działania enzymów biorących udział w alternatywnych szlakach syntezy Ang II np. (Ang (1-12)-chymaza-Ang I-Ang II), które nie zostały w pełni poznane. Stąd też konieczne wydaje się lepsze zrozumienie mechanizmów leżących u podstaw obwodowej dysfunkcji śródbłonka, w tym mechanizmów warunkujących zwiększoną lokalnie aktywność układu RAS. Szczególnie ważne jest poznanie substratów oraz enzymów, które są odpowiedzialne za alternatywne szlaki produkcji Ang II, niezależnejod ACE.

Celem projektu jest ocena fenotypu śródbłonka naczyń obwodowych na poziomie czynnościowym, biochemicznym oraz molekularnym, a także scharakteryzowanie alternatywnych szlaków syntezy Ang II (niezależnych od ACE) prowadzących do dysfunkcji śródbłonka naczyniowego we wczesnej, przejściowej oraz późnej fazie niewydolności mięśnia sercowego w mysim modelu tej choroby (myszy transgeniczne Tgαq*44).

Czynność i fenotyp komórek śródbłonka zatok wątroby (LSECs) oraz ich potencjalna rola w rozwoju dysfunkcji wątroby w mysim modelu niewydolności serca

Kierownik: mgr Kamila Wojnar-Lasoń
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM 18
Wnioskowane dofinansowanie: 209 999 PLN
Okres realizacji: 36 miesiące

Niewydolność serca to stan, w którym nieprawidłowe funkcjonowanie serca upośledza zdolność do zapewnienia wystarczającego przepływu krwi zgodnie z zapotrzebowaniem organizmu. Pomimo wciąż rozwijających się nowych terapii, pacjentów z niewydolnością serca nadal cechuje wysoka śmiertelność – 25% do 50% w ciągu 5 lat od postawienia diagnozy. Prawidłowa praca serca i wątroby są ze sobą ściśle skorelowane. Zaburzenia pracy serca mogą bezpośrednio wpływać na krążenie wątrobowe, a tym samym powodować zmiany w funkcji wątroby. Wątroba bierze udział w metabolizmie niemal wszystkich substancji jakie są wchłaniane w układzie pokarmowym, magazynowaniu np. glikogenu, a także w detoksykacji organizmu czy produkcji białek. Komórki śródbłonka zatok wątroby (LSECs) należą do nieparenchymalnych komórek wyścielających światło zatok wątrobowych i stanowią unikalną barierę krew – hepatocyt. W przypadku wystąpienia zaburzeń w funkcjonowaniu wątroby, LSEC spośród wszystkich komórek wątroby są najbardziej narażone na działanie składników transportowanych z krwią, a ich prawidłowa funkcja może być zaburzona. Mimo, iż wiadomo o współwystępowaniu niewydolności serca i dysfunkcji wątroby, wiedza dotycząca roli komórek śródbłonka zatok wątroby w patogenezie niewydolności serca jest ograniczona. Celem projektu jest zbadanie czynności wątroby podczas progresji niewydolności serca w mysim modelu choroby. Szczególna uwaga zostanie poświęcona roli LSECs, ponieważ są one głównym regulatorem krążenia wątrobowego i mogą być odpowiedzialne za aktywację mechanizmów zaangażowanych w rozwój zaburzeń czynności wątroby towarzyszących niewydolności serca. Projekt będzie realizowany w trzech etapach: 1. ocena zaburzeń funkcji i morfologii wątroby na wielu etapach progresji niewydolności serca. 2. ocena zmian fenotypu i aktywności LSECs w progresji niewydolności serca (status metabolizmu i stresu oksydacyjnego komórek, funkcjonalność śródbłonka, profil markerów prozapalnych, śródbłonkowych i mezenchymalnych). 3. zbadanie znaczenia LSECs w patologii niewydolności serca, a także ich wpływu na hepatocyty Biorąc pod uwagę kluczową rolę LSEC w utrzymaniu prawidłowej czynności wątroby, jakiekolwiek upośledzenie ich aktywności może odgrywać niezwykle istotną rolę w rozwoju patologii wątroby obserwowanej u pacjentów z niewydolnością serca. Wyniki tego projektu będą mogły stać się podstawą do opracowania nowej strategii terapeutycznej w leczeniu współistniejących zaburzeń funkcji wątroby u pacjentów z niewydolnością serca.

Badanie wpływu wybranych właściwości fizykochemicznych na dystrybucję leków do komórek śródbłonka oraz wiązanie leków z białkami krwi

Kierownik: mgr Anna Agnieszka Gonciarz-Dytman
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM 7
Wnioskowane dofinansowanie: 99 990 PLN
Okres realizacji: 24 miesiące

Celem projektu jest poszukiwanie zależności pomiędzy właściwościami fizykochemicznymi leków a stopniem ich wiązania się z białkami krwi oraz dystrybucją do śródbłonka. W planowanych badaniach wykorzystane będą leki naczynioprotekcyjne o ugruntowanej pozycji w leczeniu chorób układu sercowo-naczyniowego, mianowicie inhibitory konwertazy angiotensyny (ACE-I) oraz leki β- adrenolityczne (β-blokery, β-B). Dobór leków o zróżnicowanych właściwościach fizykochemicznych oraz zaznaczonej z różną siłą aktywności śródbłonkowej umożliwi określenie wpływu właściwości kwasowo- zasadowych oraz lipofilności badanych leków na ich dystrybucję do śródbłonka oraz wiązanie z głównymi białkami krwi. Wyniki badań pozwolą na lepsze zrozumienie czynników odpowiedzialnych za wiązanie leków z białkami krwi oraz dystrybucję. W szczególności planowane badania umożliwią odpowiedź na pytania na temat istniejących różnic w dystrybucji do śródbłonka zależności od lipofilności i właściwości kwasowo-zasadowych badanych leków. W efekcie końcowym planowane badania będą mogły wskazać, które z badanych właściwości fizykochemicznych mogą mieć wpływ na aktywność śródbłonkową.

Wpływ farmakokinetyki dwóch nowych hepato-selekytwnych NO-donorów V-PYRRO/NO i V-PROLI/NO na ich aktywność biologiczną w leczeniu eksperymentalnego modelu NAFLD u myszy

Kierownik: dr Kamil Kuś
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM 6
Wnioskowane dofinansowanie: 99 985 PLN
Okres realizacji: 24 miesiące

Głównym celem niniejszego projektu jest pełna ocena profilu farmakokinetycznego dwóch nowych, hepatoselektywnych proleków uwalniających tlenek azotu (NO): V-PYRRO/NO oraz V-PROLI/NO, wywierających różne efekty farmakologiczne w mysim modelu NAFLD (niealkoholowe stłuszczenie wątroby). Badania wstępne prowadzone przez zespół badawczy JCET, wykazały że V-PYRRO/NO, lecz nie V-PROLI/NO, okazał się skuteczny w hamowaniu stłuszczenia wątroby, poprawiał wrażliwość na insulinę oraz modyfikował hepatotoksyczny profil lipidów w wątrobie. Na podstawie wyników tych badań przypuszczamy, że właściwości farmakokinetyczne obu związków mają znaczący wpływ na różny efekt farmakologiczny, dlatego też ich dokładne zbadanie pozwoli wytłumaczyć te różnice.

Szczegółowe cele badawcze projektu są następujące:

optymalizacja metodyki, w tym opracowanie i zwalidowanie metody LC/MS/MS oznaczania badanych związków w różnych matrycach biologicznych
określenie profilu farmakokinetycznego V-PYRRO/NO i V-PROLI/NO in vivo
wyznaczenie parametrów eliminacji wątrobowej V-PYRRO/NO i V-PROLI/NO ex vivo
badania metabolizmu V-PYRRO/NO i V-PROLI/NO w mikrosomach wątroby myszy oraz pierwotnych mysich hepatocytach in vitro
wyjaśnienie różnic efektywności terapeutycznej V-PYRRO/NO i V-PROLI/NO, opierając się na wynikach badań farmakokinetycznych zaplanowanych w ramach przedstawianego projektu.

Obrazowanie „label-free” wewnątrzkomórkowych struktur śródbłonka za pomocą konfokalnej mikroskopii ramanowskiej oraz spektroskopii FT-IR, mikroskopii sił atomowych i mikroskopii fluorescencyjnej

Kierownik: dr Katarzyna Majzner
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM 5
Wnioskowane dofinansowanie: 149 500 PLN
Okres realizacji: 36 miesięcy

Projekt zakłada opracowanie nowatorskiej metodyki z wykorzystaniem konfokalnej mikrospektroskopii ramanowskiej, spektroskopii absorpcyjnej w podczerwieni, mikroskopii sił atomowych (AFM) oraz mikroskopii fluorescencyjnej do równoczesnej oceny zmian wewnątrzkomórkowych na poziomie morfologicznym, biochemicznym oraz fizykochemicznym, ze szczególnym naciskiem na badanie tworzenia i roli ciałek lipidowych w śródbłonku.

Wiodącą metodą badawczą planowaną w projekcie jest spektroskopia ramanowska. Jest to podyktowane kilkoma czynnikami: 1. możliwością badania składu biochemicznego komórki na poziomie subkomórkowym w sposób czuły i niedestrukcyjny (możliwość badania żywych komórek), 2. możliwością szybkiej i jednoznacznej identyfikacji ciałek lipidowych w komórce w oparciu o unikalny „podpis” spektroskopy tych organelli, 3. łatwością uzyskania informacji o dystrybucji głównych komponentów biochemicznych z dużą rozdzielczością przestrzenną (do ca. 300 nm) z użyciem konfokalnego obrazowania ramanowskiego, co pozwala na rekonstrukcję 3D układu i śledzenie dystrybucji, kształtu i rozmiaru badanych struktur.

Od symptomów do leczenia: kompleksowa charakterystyka rozwoju zmian patologicznych w doświadczalnym modelu stłuszczenia wątroby za pomocą metod obrazowania spektroskopii oscylacyjnej

Kierownik: Kamila Kochan
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM 5
Wnioskowane dofinansowanie: 116 400 PLN
Okres realizacji: 28 miesięcy

Głównym celem niniejszego projektu jest opracowanie profilu biochemicznego wątroby związanego z jej niealkoholowym stłuszczeniem oraz zbadanie zmian patologicznych towarzyszących mu na różnych etapach rozwoju w doświadczalnym modelu uszkodzenia wątroby, za pomocą nowoczesnych technik obrazowania spektroskopowego (FT – Raman, FT – IR). W szczególności, prezentowany projekt wiąże się z realizacją czterech celów. Pierwszym etapem jest (1) opracowanie metodyki pomiarowej badania stłuszczenia wątroby, zwłaszcza optymalnej preparatyki próbki do jednoczesnego obrazowania spektroskopowego i barwienia histochemicznego. Kolejne dwa zadania obejmują (2) charakterystykę zmian biochemicznych stłuszczonej wątroby w zaawansowanym stadium względem kontroli, za pomocą markerów spektralnych oraz (3) zbadanie rozwoju stłuszczenia wątroby (w oparciu o markery spektralne jej profilu biochemicznego) na jego wczesnych etapach. W ostatniej fazie projekt skupi się na (4) analizie wpływu leczenia hamującego stłuszczenie wątroby m.in. leków referencyjnych (np. metforminy) przez charakterystykę spektralną wątroby pobranej od osobników poddanych terapii w porównaniu do nieleczonych.

Spektroskopia oscylacyjna w poszukiwaniu biochemicznego odbicia patologii ściany naczyń krwionośnych we krwi zwierząt z nadciśnieniem tętniczym i płucnym

Kierownik: Emilia Staniszewska
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM 5
Wnioskowane dofinansowanie: 99 750 PLN
Okres realizacji: 24 miesiące

Głównym celem projektu jest opracowanie metodyki i określenie całościowego profilu biochemicznego osocza i składników morfotycznych krwi w zwierzęcych modelach systemowego nadciśnienia tętniczego i nadciśnienia płucnego przy użyciu spektroskopii absorpcyjnej w podczerwieni (FTIR) oraz spektroskopii rozpraszania Ramana. Planowane badania i opracowana metodyka umożliwią rozwój nowej strategii prognozowania patologii ściany naczyń krwionośnych i zagrożeń z tym związanych na podstawie „odbicia”, jakie patologia ściany naczynia w nadciśnieniu wywołuje w profilu biochemicznym krwi widocznym w widmach oscylacyjnych.

Mała skala, wielkie znaczenie: spektroskopia ramanowska, obrazowanie 3D, mikroskopia sił atomowych i barwienie immunohistochemiczne w badaniach cukrzycy

Kierownik: Marta Pilarczyk
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM 4
Wnioskowane dofinansowanie: 137 500 PLN
Okres realizacji: 33 miesiące

Głównym celem projektu jest opracowanie unikatowej wieloparametrowej metodyki oceny ściany naczynia z wykorzystaniem spektroskopii ramanowskiej, mikroskopii sił atomowych (AFM), barwienia immunohistochemicznego (IHC) oraz mikroskopii optycznej bliskiego pola (SNOM) do równoczesnej oceny ściany naczynia na poziomie morfologicznym, biochemicznym oraz fizykochemicznym. Celem projektu jest spektroskopowa analiza preparatów ściany naczynia krwionośnego w mysim modelu cukrzycy (db/db). Do poszukiwania różnic między osobnikami cukrzycowymi, a zdrowymi zostanie wykorzystana technika spektroskopii rozpraszania ramanowskiego z naciskiem na obrazowanie ramanowskie, również obrazowanie 3D skorelowana z innymi technikami: mikroskopii sił atomowych i barwienia immunohistochemicznego. Zaproponowane badania mają na celu wyznaczenie składu biochemicznego preparatów ściany naczynia, poznanie wpływu cukrzycy na skład biochemiczny i strukturę ścian naczyń, znalezienie różnic między tkanką zdrową a cukrzycową i określenie biochemicznych źródeł tych różnic.

Badania fizykochemiczne błony i środowiska wewnątrzkomórkowego śródbłonka

Kierownik: dr Aleksandra Jaworska
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program PRELUDIUM 3
Wnioskowane dofinansowanie: 98 400 PLN
Okres realizacji: 24 miesiące (2013-2015), projekt zakończony

Głównym celem projektu jest badanie spektroskopowe (jako główna metoda zastosowana będzie powierzchniowo wzmocniona spektroskopia Ramana, SERS) oraz fluorescencyjne (metoda referencyjna) fizykochemicznych właściwości komórek śródbłonka poprzez pomiary błony komórkowej oraz środowiska wewnątrzkomórkowego. Powyższe badania umożliwią badanie dystrybucji specyficznych białek funkcjonalnych występujących na błonie komórkowej (Selektyna P, L i E oraz ICAM-1 i VCAM-1), a także badanie pH i potencjału redox wewnątrz komórek. Planowane badania i opracowana metodyka umożliwią opis stanu czynnościowego zdrowych komórek śródbłonka oraz komórek śródbłonka stymulowanych przez TNFα, wywołujący ich stan zapalny. Planowana badania umożliwią opisanie różnic spektroskopowych pomiędzy prawidłowymi komórkami śródbłonka i komórkami śródbłonka aktywowanymi zapalnie.

Zaplanowane eksperymenty umożliwią lepsze poznanie komórek śródbłonka, których dysfunkcja, według doniesień literaturowych, powoduje rozwój chorób cywilizacyjnych (np. miażdżycy). Zastosowanie spektroskopii SERS w badaniach biochemicznych rozwija się bardzo szybko, jednak głównie w detekcji komórek rakowych (jednoznaczne rozróżnianie zdrowych i chorych komórek). W projekcie proponowane jest nowe podejście, kładące nacisk na równoczesne monitorowanie dystrybucji wielu protein na błonie komórkowej, które wraz z ‘mapą’ pH i potencjału redox wewnątrz komórek przyniesie bogaty opis fenotypu komórki zdrowej i umożliwi monitorowanie zmian podczas powstawania stanów chorobowych. Oczekiwane rezultaty nie będą miały bezpośredniej wartości aplikacyjnej, natomiast umożliwią rozwijanie techniki SERS jako metody badawczej komórek, co poszerzy dotychczasowy stan wiedzy w tej dziedzinie.

ETIUDA

Aptamery w badaniach nad mechanizmami procesów zakrzepowych zależnych od czynności płytek krwi i erytrocytów w urządzeniach mikroprzepływowych

Kierownik: mgr Katarzyna Derszniak
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program ETIUDA 8
Okres realizacji: 4 miesiące

Do badań nad mechanizmem adhezji erytrocytów i płytek krwi do ściany naczynia wykorzystywane będą aptamery oraz mikroprzepływowa, unaczyniona platforma 3D tworzona w oparciu o samoorganizację komórek i opracowana w zespole Prof. ChristopheraHughes’a (University of California, Irvine, USA).

Spektroskopia ramanowska w badaniu rozwoju niealkoholowego stłuszczenia wątroby z wykorzystaniem izolowanych komórek wątroby oraz modeli komórkowych in vitro

Kierownik: mgr Ewelina Matuszyk (Szafraniec)
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program ETIUDA
Wnioskowane dofinansowanie: 201 600 PLN
Okres realizacji: 12 miesiące

XXI wiek jest okresem zwiększonej zachorowalności na choroby cywilizacyjne związanez niezdrowym, siedzącym stylem życia. Wiele z tych zaburzeń jest związanych z dysfunkcją śródbłonka, wyścielającego wszystkie naczynia krwionośne. Dotyczy to również dysfunkcji wątroby takiej jak niealkoholowe stłuszczenie wątroby. Pomimo rosnącej zachorowalności, dokładny mechanizm powstawania i rozwoju tego schorzenia wciąż nie jest znany. Prowadzone prace skupiają się na poznaniu procesów związanych z tzw. wtórną dysfunkcją komórek śródbłonka zatok wątroby (ang. Liver Sinusoidal Endothelial Cells, LSECs), które to zdaje się mieć kluczowe znaczenie w rozwoju NAFLD i przyczyniać do dalszej progresji tego schorzenia w kierunku zapalenia i marskości wątroby.

W pracy zastosowano unikalne podejście polegające na badaniu izolowanych komórek wątroby pochodzących z mysiego modelu niealkoholowego stłuszczenia wątroby powstałego w wyniku stosowania diety wysokotłuszczowej. Kluczowym aspektem pracy jest znalezienie markerów spektroskopowych pozwalających stwierdzić pojawienie się dysfunkcji oraz śledzić jej rozwój w trakcie progresji choroby. W tym celu prowadzone badania zostały wykonane w na wczesnym(2 tygodnie żywienia dietą wysokotłuszczową) oraz późnym (15 i 20-ty tydzień) rozwoju stłuszczenia wątroby. Ponadto, celem pracy jest zgłębienie procesów wychwytu i metabolizmu lipidów w komórkach LSEC oraz hepatocytach. Spektroskopia ramanowska stała się cennym narzędziem w badaniach na poziomie komórkowym i subkomórkowym, umożliwiając wykrywaniei lokalizowania zmian biochemicznych zachodzących podczas rozwoju dysfunkcji, a także na badanie różnych procesów komórkowych. Zastosowanie tej techniki stwarza nowe możliwości badawczea zarazem, wzmacnia potencjał aplikacyjny metod spektroskopii oscylacyjnej.

MINIATURA

Charakterystyka spektroskopowa okołonaczyniowej tkanki tłuszczowej w progresji miażdżycy

Kierownik: dr Krzysztof Czamara
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program MINIATURA
Wnioskowane dofinansowanie: 49 500 PLN
Okres realizacji: 12 miesięcy

W projekcie zaplanowano oryginalne badania tkanki tłuszczowej okołonaczyniowej PVAT mysiego modelu miażdżycy oraz tkanek tłuszczowych pacjentów chorych na miażdżycę. Celem projektu jest zdefiniowanie składu chemicznego PVAT oraz określenie zmian chemicznych w progresji miażdżycy za pomocą technik spektroskopii ramanowskiej, w tym z zastosowaniem ramanowskich sond światłowodowych. Miażdżyca naczyń jest procesem dość dobrze poznanym w kontekście wpływu warstwy śródbłonka na jej patogenezie, jednakże ostatnie odkrycie parakrynnego oddziaływania PVAT otwiera nowe pole badań tej choroby. Obrany kierunek badań wydaje się być interesującym, a zarazem punktem wyjścia do przyszłej, wczesnej diagnostyki miażdżycy, zmierzającej do zapobiegania i leczenia chorób naczyniowych. Badania tego typu mogą przyczynić się także do zrozumienia mechanizmów działania PVAT na ścianę naczyń krwionośnych.

Rola PGI2 oraz NO, wytwarzanych przez komorki śródbłonka zatok wątroby (LSEC), w regulacji glikogenolizy i glukogenogenezy w wątrobie na wczesnym etapie rozwoju NAFLD – badania z zastosowaniem unikatowego systemu izolowanej perfundowanej wątroby

Kierownik: dr inż. Izabela Czyżyńska-Cichoń
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program MINIATURA
Wnioskowane dofinansowanie: 49 500 PLN
Okres realizacji: 12 miesięcy

Celem projektu jest zbadanie udziału prostacykliny (PGI2) i tlenku azotu (NO) produkowanych przez komórki śródbłonka zatok wątroby (LSEC) w parakrynnej regulacji glikogenolizy oraz glukoneogenezy w wątrobie na wczesnym etapie rozwoju niealkoholowej stłuszczeniowej choroby wątroby (NAFLD). Badania mają pomóc w znalezieniu odpowiedzi na pytania: czy mediatory produkowane przez LSEC mogą regulować metabolizm glukozy w hepatocytach oraz czy w toku rozwoju NAFLD dochodzi do zmian regulacji metabolizmu glukozy zależnego od LSEC i czy ta dysfunkcja ma charakter pierwotny czy wtórny? Podstawą realizacji projektu będzie unikatowa metodyka badań ex vivo z wykorzystaniem izolowanej perfundowanej wątroby, umożliwiająca biochemiczne oraz czynnościowe profilowanie narządu z zachowaniem jego integralności, ale z pominięciem wpływu innych tkanek.

Zmiany w parakrynnej sygnalizacji komórek śródbłonka zatok wątroby pod wpływem kwasów tłuszczowych, a tworzenie kropli lipidowych w hepatocytach- zastosowanie platformy do badań trójwymiarowych hodowli komórkowych w mikroprzepływie, OrganoPlate^®

Kierownik: dr inż. Edyta Kuś
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program MINIATURA
Wnioskowane dofinansowanie: 49 995 PLN
Okres realizacji: 12 miesięcy

Projekt dotyczy zbadania wpływu kwasów tłuszczowych na zmianę parakrynnej sygnalizacji komórek śródbłonka zatok wątroby (LSEC) oraz jej udział w tworzeniu kropli lipidowych w hepatocytach. Badania będą realizowane z wykorzystaniem platformy OrganoPlate® umożliwiającej odzwierciedlenie środowiska fizjologicznego wątroby tj. zapewnienie warunków statecznych w macierzy zewnątrzkomórkowej dla hepatocytów oraz kontrolowanego mikroprzepływu dla LSEC przy równoczesnym zachowaniu ciągłej komunikacji między komórkami. Realizacja projektu ma na celu lepsze zrozumienie roli LSEC w rozwoju stłuszczenia wątroby.

Wpływ wisfatyny na bioenergetykę i fenotyp komórek śródbłonka

Kierownik: dr Łukasz Mateuszuk
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program MINIATURA
Wnioskowane dofinansowanie: 42 711 PLN
Okres realizacji: 12 miesięcy

Projekt dotyczy zewnątrzkomórkowego metabolizmu nowych substratów syntezy NAD+ w liniach komórek śródbłonka; w szczególności udziału wisfatyny i CD73 w działaniu rybozydu nikotynamidu oraz mononukleotydu nikotynamidu na bilans energetyczny i wygaszanie szlaków prozapalnych.

Badania upośledzenia syntezytlenku azotu i przepuszczalności śródbłonka w mikrokrążeniu płucnym z wykorzystaniem nieinwazyjnych metod MRI w mysim modelu niewydolności serca

Kierownik: dr Grzegorz Kwiatkowski
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program MINIATURA
Wnioskowane dofinansowanie: 49 601 PLN
Okres realizacji: 12 miesięcy

Dysfunkcja śródbłonka jest cechą charakterystyczną wielu chorób układu sercowo-naczyniowego takich jak np. nadciśnienie, cukrzyca typu lub miażdżyca. W szczególności, liczne badania wykazały, że ogólnoustrojowa dysfunkcja śródbłonka ma wartość prognostyczną w niewydolności mięśnia sercowego (NS) a jej rozwój może przyczyniać się do progresji objawów NS. Badanie obwodowych naczyń u ludzi oraz izolowanych naczyń w zwierzęcych modelach NS wykazały upośledzenie czynności śródbłonka tych naczyń krwionośnych w tym obniżone wytwarzanie tlenku azotu. Co więcej stwierdzono również upośledzenie czynności śródbłonkowego NO w krążeniu płucnym na zaawansowanym etapie rozwoju NS. Nie wiadomo jednak jaki jest stosunek pomiędzy rozwojem dysfunkcji śródbłonka płuc a progresją niewydolności serca. W szczególności czy śródbłonek płucny wykazuje własności protekcyjne w rozwoju niewydolności serca, czy upośledzenie jego funkcji może negatywnie przyczyniać się do progresji patologii niewydolności serca, w tym niewydolności prawokomorowej. Śródbłonek płucny, który stanowi ok 30% całej powierzchni śródbłonka całego układu krążenia, może mieć ważny wpływu na rozwój niewydolności serca jednak wiedza o zmianach czynności śródbłonka płucnego w rozwoju NS, jest znikoma ograniczona do opisu zmian w zawansowanej NS, a nie na wczesnych etapach rozwoju tej choroby. Głównym ograniczeniem jest brak dobrych metod badania czynności śródbłonka mikrokrążenia płucnego in vivo.

Celem tego projektu, jest opracowanie metodologii badania mikrokrążenia płuc in vivo z korzystaniem MRI, oraz scharakteryzowanie zmian czynności śródbłonkowego NO w mikrokrążeniu płuc w unikatowym modelu wolno postępującej NS u myszy Tgqα*44.

Badanie molekularnych mechanizmów metastazy w mysim modelu raka gruczołu sutkowego poprzez kompleksową ocenę zmian w ekspresji białek w płucach

Kierownik: dr Anna Katarzyna Kurpińska
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program MINIATURA
Wnioskowane dofinansowanie: 49 500 PLN
Okres realizacji: 12 miesięcy

Nowotwór piersi charakteryzuje się dużą zdolnością do przerzutowania, szczególnie do płuc, a w konsekwencji wysoką śmiertelnością.

Mimo znacznego postępu zarówno w diagnostyce jak i leczeniu, wciąż nie w pełni poznane mechanizmy powstawania nowotworu i metastazy stanowią barierę w doborze skutecznych, selektywnych leków. Niewiele jest prac dotyczących definiowania potencjału metastatycznego i charakterystyki stricte procesu metastazy. Tymczasem, dogłębne poznanie procesów związanych z progresją nowotworową pozwoli na charakterystykę czynności, chorobowo zmienionych narządów, jak również może być pomocne w odpowiedzi na pytanie w jaki sposób wybierane jest miejsce tworzenia się guzów wtórnych.

Celem projektu jest zbadanie mechanizmów leżących u podstaw dysfunkcji płuc w przebiegu progresji nowotworowej poprzez poszukiwanie biomarkerów formowania niszy metastatycznej w płucach oraz wskazanie, które ścieżki metaboliczne ulegają znacznej deregulacji w późnych stadiach rozwoju nowotworu.

Aplikacja technik proteomicznych pozwoli na poszerzenie wiedzy z zakresu metastazy nowotworu piersi, charakterystykę molekularnych mechanizmów oraz poznanie sieci zależności i mechanizmów adaptacji w rozwoju i przebiegu metastazy. Zmiany zaobserwowane na poziomie białek mogą okazać się pomocne we wskazaniu potencjalnych celów terapeutycznych dla selektywnych leków.

Zastosowanie nowej techniki immunohistochemicznego obazowania pułapki spinowej DMPO do obrazowania stresu oksydacyjnego w mięśniu sercowym u myszy

Kierownik: dr Bartosz Jacek Proniewski
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program MINIATURA
Wnioskowane dofinansowanie: 49 995 PLN
Okres realizacji: 12 miesięcy

Reaktywne formy tlenu pełnią role przekaźnikowe w warunkach fizjologicznych, jednak w stanach zapalnych i patologiach dochodzi do deregulacji ich produkcji i mechanizmów obronnych, stanu określanego jako stres oksydacyjny. Efekty stresu oksydacyjnego są klinicznie obserwowalne w niewydolności serca, a wcześniejsze badania potwierdziły, że w mysim modelu Tgαq*44 dochodzi do zwiększonej produkcji rodnika ponadtlenkowego (O2-•). Metody wykorzystywane w dotychczas prowadzonych badaniach stresu oksydacyjnego są albo niespecyficzne (metody fluorescencyjne), albo wymagają homogenizowanych próbek, uniemożliwiając określenie lokalizacji. Co ważne w literaturze często sam fakt podwyższonej produkcji wolnych rodników (np. rodnika ponadtlenkowego) jest utożsamiany z obecnością stresu oksydacyjnego, podczas gdy z definicji jest to stan, w którym produkcja wolnych rodników przewyższa możliwości ich neutralizacji przez enzymy antyoksydacyjne.

Wykorzystanie w badaniu techniki immunohistochemicznego obrazowania pułapki spinowej DMPO (IST) do analizy stresu oksydacyjnego w mięśniu sercowym u myszy, dzięki wysokiej reaktywności pułapki spinowej DMPO wobec rodników białkowych/lipidowych i zastosowaniu specyficznych przeciwciał anty-DMPO, umożliwiło wizualizację oksydacyjnych zmian w obrębie serca u myszy transgenicznych Tgαq*44, u których występuje niewydolność serca, związana z nadekspresją białka Gαq w kardiomiocytach. Wykazano, że zmiany te pojawiają się dużo później, niż ma miejsce zwiększona produkcja rodnika ponadtlenkowego, ale równolegle do pierwszych funkcjonalnych symptomów niewydolności serca, badanych metodami in vivo (USG/MRI). Dzieje się tak za sprawą skutecznych mechanizmów antyoksydacyjnych, które ulegają aktywacji w mięśniu sercowym w badanym modelu. Wyniki wskazują, że metoda IST faktycznie pokazuje „efekt końcowy” niezbalansowanego stresu oksydacyjnego, w odróżnieniu od jedynie pomiarów opartych o detekcję wolnych rodników, bez równoległej oceny aktywności enzymatycznej szlaków antyoksydacyjnych.

Fluorescencyjna, obrazowa detekcja adduktów DMPO w przekrojach mięśnia sercowego umożliwiła ponadto określenie części serca najbardziej dotkniętych zmianami oksydacyjnymi, którymi okazały się ściany komór, w szczególności lewej komory. Co więcej, dzięki zastosowaniu dodatkowego barwienia śródbłonka przy pomocy lektyny w obrębie mięśnia sercowego wykazano, że także on ulega zmianom oksydacyjnym w badanym modelu Obserwacja ta dotyczy zarówno dużych naczyń, jak i kapilar znajdujących się pomiędzy kardiomiocytami. Oksydacyjne zmiany śródbłonka oznaczają, że musi istnieć mechanizm propagacji stresu oksydacyjnego z kardiomiocytów, w których ma on swój początek za sprawą zmodyfikowanego białka Gq, do śródbłonka, a jego identyfikacja i farmakologiczna modyfikacja mogą przyczynić się do opracowania nowych, skutecznych szlaków terapeutycznych w niewydolności serca.

Szlak PGI2/SIRT1 szansą na zrewolucjonizowanie farmakoterapii w leczeniu chorób układu krążenia

Kierownik: dr Magdalena Sternak
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program MINIATURA
Wnioskowane dofinansowanie: 49 500 PLN
Okres realizacji: 12 miesięcy

Sirtuina 1 (SIRT1) odgrywa kluczową rolę w funkcjonowaniu śródbłonka. Przypisuje się jej udział w uruchamianiu mechanizmów naprawczych w dysfunkcji śródbłonka. Celem zaplanowanych badań w projekcie jest zbadanie udziału prostacykliny PGI2 w mechanizmach obronnych współzależnych z aktywnością SIRT1, w poprawie funkcjonowania śródbłonka naczyniowego w mysim modelu transgenicznym (endothelial CDK5R1 (EC-p25) z nadekspresją białka EC-p25. Jest to unikatowy model, gdzie białko ECp25 tworzy kompleks z cyklinozależną kinazą 5CDK5, którego nadmiar wywołuje hiperfosforylację SIRT1 przyczyniając się do indukowania dysfunkcji śródbłonka.

Wiedza uzyskana w ramach projektu pozwoli na kontynuację badań w kierunku farmakologii sirtuin w oparciu o endogenny mediator śródbłonka tj.PGI2, który może być traktowany w przyszłości jako potencjalny terapeutyczny cel dla selektywnych leków oddziałujących na SIRT1.

Wieloparametrowa ocena dysfunkcji śródbłonka płucnego w toku rozwoju choroby nowotworowej w mysim modelu raka piersi

Kierownik: dr Marta Maria Smęda
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program MINIATURA
Wnioskowane dofinansowanie: 49 280 PLN
Okres realizacji: 12 miesięcy

W projekcie Pani dr Marty Smędy planowane jest dokonanie wieloparametrowej oceny progresji dysfunkcji śródbłonka płucnego w toku rozwoju raka piersi po ortotopowym i dożylnym podaniu komórek nowotworowych.Przeprowadzenie planowanych badań pozwoli na poszerzenie wiedzy z zakresu mechanizmów regulujących przerzutowanie zależnych od śródbłonka naczyniowego, oraz na znalezienie parametru, który najlepiej będzie dyskryminował dysfunkcję śródbłonka naczyniowego w płucach w premetastatycznej fazie choroby. Może to stanowić punkt wyjścia dla badań nad poszukiwaniem efektywnej farmakoterapii i podjęcia próby ograniczenia przerzutowania do płuc poprzez poprawę/utrzymanie funkcji śródbłonka naczyniowego w tym narządzie.

W kierunku farmakologii adhezji i transmigracji komórek nowotworowych z wykorzystaniem unikatowych platform mikroprzepływowych 3D

Kierownik: dr Marta Stojak
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program MINIATURA
Wnioskowane dofinansowanie: 45 100 PLN
Okres realizacji: 12 miesięcy

Działaniem naukowym przewidzianym do realizacji w ramach projektu MINIATURA 1 był wyjazd na staż do laboratorium Profesora Christophera C. W. Hughesa (Department of Molecular Biology and Biochemistry, University of California, Irvine, USA), twórcy unikatowej metodyki wykorzystania platform mikroprzepływowych 3D (VMT, vascularized microtumors) w celu opanowania, a w dalszej perspektywie rozwinięcia pionierskiej metodyki do badań farmakologii śródbłonka w przerzutowości nowotworowej. Podstawowym problemem w zrozumieniu zachowania komórek nowotworowych w interakcji z śródbłonkiem jest aktualnie brak dobrych modeli in vitro. Obecne modele stawiają na prostotę i wygodę, ignorując złożoność unikatowego mikrośrodowiska nowotworu. W laboratorium Profesora Hughesa opracowano innowacyjny system mikrofizjologiczny, łączący w sobie trójwymiarowy układ komórek z układem naczyniowym, który zapewnia fizjologiczny przepływ oraz transport składników odżywczych i metabolitów. Ponadto platforma VMT jest przezroczysta, co pozwala na nieinwazyjne obrazowanie tkanek czy komórek. Wszystko to razem sprawia, że urządzenia VMT mają ogromny potencjał i przewagę nad innymi komercyjnie dostępnymi urządzeniami mikroprzepływowymi jak również na klasycznym układem stosowanym przeze mnie w dotychczasowych badaniach.

Wpływ aktywatorów czynnika transkrypcyjnego Nrf2 na przepuszczalność komórek śródbłonka — badania ex vivo z wykorzystaniem myszy knockoutowych B6.129X1-Nfe2l2tm1Ywk/J 3D

Kierownik: dr Ewa Szczęsny-Małysiak
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki, Program MINIATURA 3
Wnioskowane dofinansowanie: 49 500 PLN
Okres realizacji: 12 miesięcy

Celem badań zaplanowanych do realizacji w projekcie jest zbadanie udziału aktywacji czynnika transkrypcyjnego Nrf2 w zmianach przepuszczalności komórek śródbłonka aorty (będącej miarą dysfunkcji śródbłonka). Planowane eksperymenty zostaną wykonane ex vivo na naczyniach krwionośnych pobranych od myszy knockoutowych B6.129X1-Nfe2l2tm1Ywk/J Nrf2 charakteryzujących się upośledzoną zdolnością ekspresji czynnika Nrf2 oraz myszy typu dzikiego C57BL/6J. Naczynia krwionośne zostaną uprzednio poddane działaniu leków- aktywatorów czynnika Nrf2: Bardoxolonu metylu, fumaranu dimetylu i L-sulforafanu. Wykazanie różnic w działaniu poszczególnych substancji pozwoli stwierdzić, czy obserwowane efekty są zależne od aktywacji Nrf2, czy też konieczne będzie określenie innego molekularnego mechanizmu zachodzących zjawisk.

SYMFONIA

Mechanizmy farmakoterapeutyczne, markery spektroskopowe, i nanomechanika dysfunkcyjnego śródbłonka w stłuszczeniu wątroby i w niewydolności serca; w poszukiwaniu narządowej specyficzności

Weave-UNISONO

Specyficzne patomechanizmy dysfunkcji śródbłonka w sepsie związane ze starzeniem się: badanie mechanizmów i terapia doświadczalna

HARMONIA

Badania przeciwpłytkowego i przeciwzakrzepowego działania związków uwalniających tlenek węgla

MAESTRO

Przeprogramowanie metaboliczne w dysfunkcji śródbłonka i sztywności naczyń krwionośnych zależnych od wieku; nowy mechanizm starczego stanu zapalnego („inflamm-ageing”)

Opracowanie analizy spektroskopowej in vitro kropli lipidowych: ich biochemia i lokalizacja w odniesieniu do funkcji biologicznej

OPUS

Nowe mechanizmy dysfunkcji śródbłonka u myszy E3L.CETP – unikatowym modelu hiperlipidemii z ludzkim profilem lipoprotein

RS-SRS-MED: Mikroskopia spontanicznego i stymulowanego rozpraszania ramanowskiego do czułego i ultraszybkiego obrazowania komórek w procesie rozwoju chorób cywilizacyjnych

LDL-mimetyczny liposomalny środek kontrastowy do wykrywania zwiększonej przepuszczalności śródbłonka w oparciu o MRI we wczesnej fazie dysfunkcji śródbłonka in vivo

W poszukiwaniu nieznanych aspektów regulacji przekaźnictwa tlenku azotu przez białka ferrihemowe w erytrocycie oraz ścianie naczynia

Normalizacja metabolizmu energetycznego sposobem rozwoju innowacyjnych terapii przeciwzakrzepowych

Schwytać choroby cywilizacyjne na gorącym uczynku – spektroskopia Ramana in vivo

Indukowanie chiralności w supracząsteczkowych agregatach „gość-gospodarz” – rozwój nowych metod rezonansowej ramanowskiej aktywności optycznej

Stopień nienasycenia lipidów w okołonaczyniowej tkance tłuszczowej – nowy biomarker w zapaleniu ściany naczynia? Badania ramanowskie w mysich modelach chorób krążenia i izolowanych pierwotnych adipocytach[więcej]

W poszukiwaniu biochemicznych, mechanicznych i funkcjonalnych markerów stresu oksydacyjnego w erytrocytach

Spektrohistopatologia FTIR and immunoSERS w identyfikacji stanu biochemicznego mikroprzerzutów i niszy pre-metastatycznej w mysim modelu nowotworu sutka

Projektowanie nanoczujników SERS dla detekcji ex vivo stanu zapalnego naczyń krwionośnych

Spektroskopia ramanowska w badaniach in vitro wpływu chemioterapeutyków na komórki śródbłonka

Ocena transformacji mezenchymalnej śródbłonka naczyniowego indukowana przerzutowaniem komórek raka piersi w toku starzenia się oraz jakie to pociąga ze sobą implikacje dla terapii

Rola N-metylotransferazy nikotynoamidowej (NNMT) i mechanizmów mitochondrialnych w dysfunkcji śródbłonka

Rola Rnazy Mcpip1 w upośledzonym funkcjonowaniu śródbłonka towarzyszącym niealkoholowej stłuszczeniowej chorobie wątroby

Sondy CPL i RROA w badaniu struktury białek – indukcja chiralności oraz nowe metody wzmacniania sygnału chiralooptycznego

SONATINA

Badanie procesu zapalnego komórek śródbłonka in situ w izolowanych funkcjonalnych naczyniach krwionośnych z wykorzystaniem obrazowania ramanowskiego, mikroskopii sił atomowych i cytometrii obrazowej

SONATA

Spektroskopia ramanowska w badaniach in vitro wpływu chemioterapeutyków na komórki śródbłonka

W poszukiwaniu specyficznego profilu oksylipin odzwierciedlającego rozwój dysfunkcji śródbłonka naczyniowego z zastosowaniem niecelowanej i celowanej lipidomiki

Badanie upośledzenia mikrokrążenia wieńcowego w mysim modelu niewydolności serca

Multimodalne podejście do kompleksowej oceny (dys)funkcjonalnego fenotypu śródbłonka w izolowanych naczyniach krwionośnych

Hamowanie izomeraz wiązań disiarczkowych białek (PDI) jako strategia do redukcji stanu prozakrzepowego w miażdżycy; implikacje terapeutyczne

Ekto-enzymy w interakcjach śródbłonka naczyniowego z komórkami krążącymi we krwi w fizjologii, patologii i terapii; czy komórki mogą wymieniać się enzymami?

Od struktury fenestracji w żywych komórkach śródbłonka zatok wątroby do farmakologii fenestracji śródbłonka in vitro w czasie rzeczywistym

Badania strukturalne i obrazowanie chemiczne witaminy A i E oraz ich metabolitów w zdrowych i patologicznie zmienionych tkankach zwierzęcych

Opracowanie metodyki tlenometrii EPR do oceny śródbłonkowego działania leków

ETIUDA

Badania kompleksów wybranych hemoprotein i ich przemian w układach biologicznych metodami spektroskopii molekularnej

PRELUDIUM

Rola dehydrogenazy mleczanowej A w rozwoju dysfunkcji śródbłonka w modelu mysim niewydolności serca

Cross-talk między śródbłonkiem i okołonaczyniową tkanką tłuszczową w stanie zapalnym: obrazowanie adipocytów w kokulturze z komórkami śródbłonka

Nowe strategie farmakologicznej modulacji tworzenia mikropęcherzyków płytkowych – wpływ na śródbłonek naczyniowy

Rola reaktywnych form tlenu (ROS) produkowanych podczas maksymalnego wysiłku przez śródbłonkowe enzymy NOX2 i NOX4 w regulacji powysiłkowego stresu oksydacyjnego, powysiłkowej hemostazy oraz wydolności wysiłkowej

Spektroskopia ramanowska w badaniach in vitro nad wychwytem molekuł przez komórki śródbłonka zatok wątroby

Spektroskopia rezonansowego rozproszenia ramanowskiego w badaniach in vitro i ex vivo adduktów hemoglobiny z gazotransmiterami

W kierunku farmakologii doświadczalnej śródbłonka in vivo w oparciu o wieloparametrową metodę oceny czynności śródbłonka naczyniowego u myszy z wykorzystaniem technik obrazowania MR

W poszukiwaniu spektroskopowych markerów autofagii na przykładzie indukowanej farmakologicznie fosfolipidozy w komórkach śródbłonka

W poszukiwaniu mechanizmów przeciwpłytkowego działania związków uwalniajacych CO: znaczenie kinetyki uwalniania CO, działania antyadhezyjnego i wpływu na metabolizm

Biosensor oparty na aptamerach do jednoczesnego oznaczania trombiny i czynnika von Willebranda w osoczu

Badania bioanalityczne i farmakologiczne kompensacyjnych mechanizmów zależnych od MNA/COX-2/PGI2 w mysim modelu niedoboru tlenku azotu

Charakterystyka roli płytek krwi w procesie przerzutowania oraz ocena skuteczności leczenia przeciwpłytkowego na zahamowanie przerzutów w doświadczalnym modelu przerzutowości mysiego raka gruczołu sutkowego

Przeciwzapalny efekt witaminy K: mechanizm działania

Badanie układów biologicznie ważnych w warunkach wzmocnienia ramanowskiej aktywności optycznej

Mikrobiom jelitowy versus okołonaczyniowa tkanka tłuszczowa: badania z użyciem obrazowania ramanowskiego

Uszkodzenie glikokaliksu – pierwszy etap patomechanizmu dysfunkcji śródbłonka; pomiary z zastosowaniem elektroforezy kapilarnej

Ocena porównawcza wpływu inhibitorów kinaz tyrozynowych (TKI) na funkcję śródbłonka in vivo u myszy

Rola Angiotensyna (1-12) oraz szlaku niezależnego od ACE w produkcji Ang II w dysfunkcji sródbłonka naczyń obowodowych w niewydolności serca

Czynność i fenotyp komórek śródbłonka zatok wątroby (LSECs) oraz ich potencjalna rola w rozwoju dysfunkcji wątroby w mysim modelu niewydolności serca

Badanie wpływu wybranych właściwości fizykochemicznych na dystrybucję leków do komórek śródbłonka oraz wiązanie leków z białkami krwi

Wpływ farmakokinetyki dwóch nowych hepato-selekytwnych NO-donorów V-PYRRO/NO i V-PROLI/NO na ich aktywność biologiczną w leczeniu eksperymentalnego modelu NAFLD u myszy

Obrazowanie „label-free” wewnątrzkomórkowych struktur śródbłonka za pomocą konfokalnej mikroskopii ramanowskiej oraz spektroskopii FT-IR, mikroskopii sił atomowych i mikroskopii fluorescencyjnej

Od symptomów do leczenia: kompleksowa charakterystyka rozwoju zmian patologicznych w doświadczalnym modelu stłuszczenia wątroby za pomocą metod obrazowania spektroskopii oscylacyjnej

Spektroskopia oscylacyjna w poszukiwaniu biochemicznego odbicia patologii ściany naczyń krwionośnych we krwi zwierząt z nadciśnieniem tętniczym i płucnym

Mała skala, wielkie znaczenie: spektroskopia ramanowska, obrazowanie 3D, mikroskopia sił atomowych i barwienie immunohistochemiczne w badaniach cukrzycy

Badania fizykochemiczne błony i środowiska wewnątrzkomórkowego śródbłonka

ETIUDA

Aptamery w badaniach nad mechanizmami procesów zakrzepowych zależnych od czynności płytek krwi i erytrocytów w urządzeniach mikroprzepływowych

Spektroskopia ramanowska w badaniu rozwoju niealkoholowego stłuszczenia wątroby z wykorzystaniem izolowanych komórek wątroby oraz modeli komórkowych in vitro

MINIATURA

Charakterystyka spektroskopowa okołonaczyniowej tkanki tłuszczowej w progresji miażdżycy

Rola PGI2 oraz NO, wytwarzanych przez komorki śródbłonka zatok wątroby (LSEC), w regulacji glikogenolizy i glukogenogenezy w wątrobie na wczesnym etapie rozwoju NAFLD – badania z zastosowaniem unikatowego systemu izolowanej perfundowanej wątroby

Zmiany w parakrynnej sygnalizacji komórek śródbłonka zatok wątroby pod wpływem kwasów tłuszczowych, a tworzenie kropli lipidowych w hepatocytach- zastosowanie platformy do badań trójwymiarowych hodowli komórkowych w mikroprzepływie, OrganoPlate®

Wpływ wisfatyny na bioenergetykę i fenotyp komórek śródbłonka

Badania upośledzenia syntezytlenku azotu i przepuszczalności śródbłonka w mikrokrążeniu płucnym z wykorzystaniem nieinwazyjnych metod MRI w mysim modelu niewydolności serca

Badanie molekularnych mechanizmów metastazy w mysim modelu raka gruczołu sutkowego poprzez kompleksową ocenę zmian w ekspresji białek w płucach

Zastosowanie nowej techniki immunohistochemicznego obazowania pułapki spinowej DMPO do obrazowania stresu oksydacyjnego w mięśniu sercowym u myszy

Szlak PGI2/SIRT1 szansą na zrewolucjonizowanie farmakoterapii w leczeniu chorób układu krążenia

Wieloparametrowa ocena dysfunkcji śródbłonka płucnego w toku rozwoju choroby nowotworowej w mysim modelu raka piersi

Zmiany w parakrynnej sygnalizacji komórek śródbłonka zatok wątroby pod wpływem kwasów tłuszczowych, a tworzenie kropli lipidowych w hepatocytach- zastosowanie platformy do badań trójwymiarowych hodowli komórkowych w mikroprzepływie, OrganoPlate^®