Przełomowe badania nad wczesną detekcją markerów spektroskopowych chorób cywilizacyjnych rozpoczynają się w Łukasiewicz – KIT

W maju 2022 roku w Łukasiewicz – Krakowskim Instytucie Technologicznym rozpoczęła się realizacja projektu SONATA‑BIS finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki.

Projektem pt.: „Techniki spektroskopowe i mikroskopowe w nano‑sondowaniu, modelowaniu i rozpoznaniu interakcji pomiędzy erytrocytami i komórkami śródbłonka naczyniowego na poziomie molekularnym” kieruje dr hab. Katarzyna Maria Marzec – Zastępca Dyrektora ds. Badawczych Łukasiewicz – KIT i jest on realizowany w nowo otwartym Centrum Biomedycznych Technologii Aplikacyjnych (CBT). Celem projektu jest zaprojektowanie i zastosowanie wybranych metod spektroskopowych i mikroskopowych do badania odziaływań międzykomórkowych, które mogą stać się przełomowe w szybkiej detekcji wczesnych zmian związanych z wybranymi chorobami cywilizacyjnymi.
Oddziaływanie komórka‑komórka może odnosić się do bezpośrednich interakcji między powierzchniami komórek poprzez receptory na ich błonach, a także do pośredniego oddziaływania przez specyficzne cząsteczki sygnałowe lub tworzone mikropęcherzyki (MV), które mogą służyć do międzykomórkowej wymiany informacji. Interakcje między krwinkami czerwonymi (RBC) a komórkami śródbłonka naczyniowego (EC) wydają się szczególnie ważne, ponieważ RBC stale przepływają przez naczynia krwionośne i stanowią większość komórek krwi. Jeśli więc w wyniku niekorzystnych warunków lub choroby dojdzie do zmiany w strukturze czerwonych krwinek, w tym w ich błonach komórkowych, będą one miały w pierwszej kolejności wpływ na śródbłonek naczyniowy, który tworzy pierwszą linię interakcji od strony naczyń krwionośnych i vice versa. Właściwe zdefiniowanie oddziaływania RBC‑EC ma kluczowe znaczenie w procesach sercowo‑naczyniowych i w rozwoju chorób cywilizacyjnych, takich jak miażdżyca, cukrzyca czy niewydolność serca.
Obecnie brak jest narzędzi do bezpośredniego badania interakcji RBC‑EC. Klasyczne techniki dostarczają informacji o każdej z frakcji komórek lecz są czasochłonne i wymagają użycia znaczników.

Główne zadanie projektu

1 234

1.Nano-IR w sondowaniu błon komórkowych.

2. AFM i RS w charakterystyce mikropęcherzyków.

3. SERS w modelowaniu interakcji błon komórkowych.

4. RRS w śledzeniu interakcji

 

Techniki spektroskopii oscylacyjnej oraz wybrane techniki mikroskopowe mają tu wiele do zaoferowania, jednak aby odpowiedzieć na postawione w projekcie pytania biologiczne, należy najpierw dokonać pewnych postępów metodologicznych. W projekcie po raz pierwszy badacze podejmują próbę zaprojektowania i zastosowania wybranych metod spektroskopowych i mikroskopowych do nano‑sondowania, modelowania i rozpoznawania interakcji między komórkami na poziomie molekularnym. Takie innowacyjne i multimodalne podejście obejmuje zastosowanie kombinacji spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR), w szczególności nano‑skalowej spektroskopii w podczerwieni (nano‑IR), a także spektroskopii rozpraszania ramanowskiego (RS), w tym powierzchniowo wzmocnionej spektroskopii ramanowskiej (SERS), spektroskopii
ramanowskiej wzmocnionej na ostrzu (TERS) i rezonansowej spektroskopii rozpraszania ramanowskiego (RRS), jak również mikroskopii sił atomowych (AFM) w zestawieniu z technikami referencyjnymi. Projekt realizowany jest w konsorcjum z Łukasiewicz – PORT oraz we współpracy z Uniwersytetem Technologicznym w Dublinie. Planowana jest także aplikacja o czas pomiarowy w Narodowym Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS. Przewidziano również krótkie staże zagraniczne dla wykonawców projektu w celu wymiany doświadczeń między wiodącymi światowymi zespołami zajmującymi się tematyką aplikacji technik spektroskopii oscylacyjnej w diagnostyce biomedycznej. Obecnie Zespół Projektowy liczy trzy osoby zatrudnione w Łukasiewicz – KIT oraz jedną osobę w Łukasiewicz – PORT. Prowadzona jest rekrutacja na stanowisko doktoranta oraz postdoc’a do projektu.

Realizacja projektu stanowi duże wyzwanie dla naszych naukowców, ale wstępne badania wyglądają obiecująco. Zostały one entuzjastycznie przyjęte przez uczestników prestiżowej konferencji „Gordon Research Conference on Vibrational Spectroscopy”, która odbyła się w sierpniu br. w Stanach Zjednoczonych, gdzie dzięki zaproszeniu od Organizatorów miałam możliwość wygłosić wykład pt. „Vibrational Spectroscopy Techniques in Nano‑Probing, Analysis and Recognition of Erythrocyte‑Related Pathologies at the Molecular Level”, w którym przedstawiłam pierwsze wyniki badań. Projekt niedawno się rozpoczął i jesteśmy wciąż w trakcie kompletowania zespołu specjalistów w dziedzinach spektroskopii i mikroskopii, dlatego zachęcam wszystkich entuzjastów innowacyjnych badań do aplikowania na obecnie prowadzone nabory. Zapraszamy do Łukasiewicz – Krakowskiego Instytutu Technologicznego wszystkich chętnych do współpracy – namawia nowych badaczy dr hab. Katarzyna M. Marzec – Kierownik Projektu. 

Mamy nadzieję, że w niedalekiej przyszłości wyniki prowadzonych w ramach projektu badań ułatwią i przyspieszą diagnostykę chorób cywilizacyjnych, w tym związanych z dysfunkcją układu krążenia. 

Related Articles