Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN

ul. Pasteura 3, 02-093 Warszawa
http://www.nencki.gov.pl
e-mail: [email protected]
tel.: +48 22 5892000 (centrala)
+48 22 5892491 (sekretariat)
fax: +48 22 8225342
Warszawa, 18 lipca 2013
Czas na badania całych genomów człowieka
Jak wyleczyć złośliwy nowotwór mózgu? Dlaczego dwie komórki tego samego
organizmu, choć mają identyczny zestaw genów, mogą mieć różny kształt i pełnić
odmienne funkcje? Odpowiedzi na podobne pytania poszukują naukowcy z nowej
Pracowni Neurobiologii Molekularnej Instytutu Nenckiego.
Gdy przyglądamy się pojedynczym ludziom, nie potrafimy wywnioskować z ich zachowania, jak
zareaguje tłum. Podobnie dzieje się w genetyce: możemy badać pojedyncze geny w komórkach,
ale by zrozumieć działanie całej komórki w tej czy innej tkance, trzeba się dowiedzieć, jak w danym
przypadku pracuje cały genom. Badaniem genomów i sposobów odczytywania zawartej w nich
informacji o ludzkich komórkach zajmuje się środowiskowa Pracownia Neurobiologii Molekularnej
w Centrum Neurobiologii Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego w Warszawie.
Pracownia powstała na bazie wcześniejszego laboratorium i właśnie rozpoczyna działalność – jako
jedno z pięciu nowych laboratoriów Centrum Neurobiologii utworzonego w ramach projektu
Centrum Badań Przedklinicznych i Technologii CePT.
Wiele grup naukowych na świecie koncentruje swe badania na funkcjach jednego lub kilku genów
bądź kodowanych przez nie białek. Lecz komórka w ludzkim organizmie zawiera ponad 20 tys.
genów! Na dodatek w różnych typach komórek są aktywne różne geny. Zjawisko to ma związek z
faktem, że choć każda komórka organizmu dysponuje tym samym zestawem genów, zajmują one
zaledwie kilka procent łańcucha DNA. Szacuje się, że ok. 80% DNA – kiedyś uznawane za
nieprzydatne i nazywane śmieciowym – zawiera sekwencje regulujące pracę genów. Okazuje się
przy tym, że położenie tych sekwencji w komórkach różnych typów jest różne. Zatem bez wiedzy o
całym genomie danego typu komórki nie można zrozumieć jej funkcjonowania.
„Nasza pracownia koncentruje się na wielkoskalowych badaniach genomów, podczas których
staramy się analizować poziom regulacji wszystkich genów w genomie, jednocześnie. Jako jedni z
pierwszych na świecie wkrótce będziemy prowadzić takie analizy na wyspecjalizowanych
komórkach z tkanki mózgowej”, wyjaśnia prof. dr hab. Bożena Kamińska. W najbliższych pięciu
latach w Pracowni zostanie zsekwencjonowanych 150 ludzkich genomów.
W centrum zainteresowań badaczy z Instytutu Nenckiego znajdują się przede wszystkim stany
patologiczne komórek, zwłaszcza transformacje nowotworowe. Takie transformacje zachodzą
wskutek mutacji w genach, ale też wskutek efektów epigenetycznych, czyli zmian w środowisku
chemicznym we wnętrzu komórki oraz w jej otoczeniu. Zmiany te mogą wpływać na sposób
odczytywania informacji genetycznej.
Dotychczasowe strategie walki z nowotworami polegały na próbach ograniczania funkcji
zmienionych genów i szukaniu sposobów zabijania komórki nowotworowej bądź zahamowania jej
namnażania. To trudne zadanie, bo wiele mutacji zwiększa żywotność i przeciwdziała śmierci
komórkowej. W przeciwieństwie do mutacji w genach, które są nieodwracalne i nie da się ich
skorygować, zmiany epigenetyczne można cofnąć. Dlatego od niedawna pojawiło się inne
podejście w walce z nowotworami, stawiające na odszyfrowanie mechanizmów epigenetycznych
zarówno w guzie, jak i w jego otoczeniu.
„Chcemy zrozumieć procesy chemiczne i biologiczne, które sprzyjają rozwojowi komórek
nowotworowych. Dlaczego? Komórka nowotworowa kształtuje swoje otoczenie by wspierało jej
wzrost, aktywnie hamuje układ odpornościowy. Zamiast atakować bezpośrednio komórkę rakową,
możemy próbować przywrócić pierwotne cechy jej środowisku. W praktyce oznaczałoby to
możliwość ograniczenia rozwoju nowotworu lub nawet jego likwidację”, stwierdza prof. Kamińska.
Co szczególnie ważne, badania w Pracowni Neurobiologii Molekularnej Instytutu Nenckiego,
koncentrujące się na opracowaniu dokładnych map całych genomów różnych typów komórek w
organizmie, są i będą prowadzone nie tylko na laboratoryjnych liniach komórkowych, takich jak
komórki mysiego i szczurzego glejaka, ale także na komórkach z guzów ludzkiego mózgu. Jest to
możliwe dzięki współpracy z Instytutem Psychiatrii i Neurobiologii w Warszawie oraz Centrum
Zdrowia Dziecka, które przekazują do badań guzy mózgu usunięte pacjentom. Z guzów są
izolowane różne typy komórek, w tym komórki inicjujące glejaki.
„Oczywiste pole zastosowań dla naszych badań to medycyna, zwłaszcza w zakresie poznawania
mechanizmów patologii nowotworów mózgu. Ale nie tylko. Zmiany epigenetyczne i zaburzenia
sposobu odczytywania informacji genetycznej mogą też być przyczyną zaburzeń towarzyszących
chorobom psychicznym takim jak schizofrenia. We współpracy z psychologiem prof. Januszem
Rybakowskim z Poznania i bioinformatykiem prof. Janem Komorowskim z Uniwersytetu w Uppsali
planujemy stworzyć specyficzne dla mózgu ‘mapy obszarów regulatorowych’, aby szukać w nich
zmian genetycznych skojarzonych ze schizofrenią”, mówi prof. Kamińska.
Nowa pracownia Instytutu Nenckiego dysponuje doskonałym zestawem najnowocześniejszych
przyrządów badawczych. Dotychczasową aparaturę, pozwalającą śledzić procesy ekspresji od
jednego do kilku genów, uzupełniono m.in. o skaner mikromacierzy. Wypasażone w skaner
urządzenie pozwala badać jednocześnie ekspresję dosłownie każdego genu człowieka. Innym
cennym nabytkiem jest sprzęt do mikrodysekcji laserowej. Umożliwia on precyzyjne wycinanie
interesujących badaczy fragmentów tkanek, a nawet pojedynczych komórek z tkanki.
Zgromadzona aparatura jest na tyle precyzyjna, że do wyizolowania RNA i zbadania profilu
ekspresji wszystkich genów wystarcza zaledwie 150 komórek.
Złożoność badań wymaga odpowiedniej obsługi informatycznej. Zajmuje się nią grupa
informatyków, którzy nie tylko przetwarzają zgromadzone dane za pomocą zaadaptowanych
metod, ale również konstruują własne algorytmy analiz, m.in. pozwalające ocenić, czy w danej
komórce lek ma szansę zadziałać. Ponieważ zapis informacji o pojedynczym genomie lub
całkowity opis reakcji w komórce może zajmować nawet pół terabajta, trwają prace nad
uruchomieniem w Pracowni dużego serwera, pozwalającego na efektywne przetwarzanie takich
ilości danych.
Centrum Badań Przedklinicznych i Technologii (CePT), w budowie którego uczestniczy Instytut
Nenckiego, to największe przedsięwzięcie biomedyczne i biotechnologiczne w Europie ŚrodkowoWschodniej. Budżet projektu wynosi ponad 388 mln zł, w tym 85% to wkład Europejskiego
Funduszu Rozwoju Regionalnego. W ramach CePT powstaje zespół powiązanych laboratoriów
środowiskowych, integrujących działalność badawczą i wdrożeniową szeregu instytucji naukowych
tworzących Centrum Badawcze Ochota. Laboratoria te umożliwią prowadzenie badań
podstawowych i przedklinicznych na najwyższym poziomie europejskim w zakresie analizy
strukturalnej i funkcjonalnej białek, fizyko-chemii i nanotechnologii biomateriałów, biotechnologii
molekularnej, instrumentalnego wspomagania technologii medycznych, patofizjologii i fizjologii,
onkologii, genomiki, neurobiologii oraz chorób związanych ze starzeniem.
Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego Polskiej Akademii Nauk, utworzony w 1918 roku, jest największym nieuniwersyteckim
ośrodkiem badań biologicznych w Polsce. Do priorytetowych dziedzin podejmowanych w Instytucie należą: neurobiologia,
neurofizjologia, biologia i biochemia komórkowa oraz biologia molekularna – w skalach złożoności od organizmów tkankowych przez
organelle komórkowe do białek i genów. W Instytucie działa 31 laboratoriów, m.in. nowoczesnej Mikroskopii Konfokalnej, Cytometrii
Przepływowej i Skaningowej, Mikroskopii Elektronowej, Testów Behawioralnych i Elektrofizjologii. Instytut dysponuje nowoczesną
aparaturą badawczą i zmodernizowaną zwierzętarnią, pozwalającą na hodowlę zwierząt laboratoryjnych, także transgenicznych, według
najwyższych standardów. Poziom prac eksperymentalnych, publikacje i silne związki z nauką światową plasują Instytut wśród
wiodących placówek biologicznych Europy.
KONTAKTY:
prof. dr hab. Bożena Kamińska
kierownik Pracowni Neurobiologii Molekularnej Centrum Neurobiologii
Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego w Warszawie.
tel. +48 22 5892209
email: [email protected]
POWIĄZANE STRONY WWW:
https://cept.wum.edu.pl/
Strona Centrum Badań Przedklinicznych i Technologii na kampusie Ochota.
http://www.nencki.gov.pl/
Strona Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego w Warszawie.
http://press.nencki.gov.pl/
Serwis prasowy Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego w Warszawie.
MATERIAŁY GRAFICZNE:
Nencki130718b_fot01s.jpg
HR: http://press.nencki.gov.pl/wp-content/uploads/2013/07/Nencki130718b_fot01.jpg
W Instytucie Biologii Doświadczalnej Polskiej Akademii Nauk im. M. Nenckiego w Warszawie rozpoczyna działalność nowoczesna
Pracownia Neurobiologii Molekularnej, utworzona w ramach powstającego Centrum Neurobiologii. Na zdjęciu: prof. dr hab. Bożena
Kamińska w laboratorium. (Źródło: Instytut Nenckiego, Grzegorz Krzyżewski)
Nencki130718b_fot02s.jpg
HR: http://press.nencki.gov.pl/wp-content/uploads/2013/07/Nencki130718b_fot02.jpg
W Instytucie Biologii Doświadczalnej Polskiej Akademii Nauk im. M. Nenckiego w Warszawie rozpoczyna działalność nowoczesna
Pracownia Neurobiologii Molekularnej, utworzona w ramach powstającego Centrum Neurobiologii. (Źródło: Instytut Nenckiego,
Grzegorz Krzyżewski)