Czerniak po wejściu w fazę przerzutów powoduje najwyższą śmiertelność wśród nowotworów złośliwych skóry, a wskaźnik umieralności na niego z każdym rokiem wzrasta. Przyczyną tego zjawiska jest fakt, że wielu chorych wykazuje wewnętrzną oporność na monoterapię, która ukierunkowana jest na hamowanie szlaku kinaz MAPK (wpływają na ekspresję genów, podziały czy apoptozę komórek) Jednocześnie nie opracowano jeszcze skuteczniej terapii kombinowanej na zaawansowanego czerniaka.

 – Nasz zespół skupił się na identyfikacji i korelacji markerów molekularnych kontrolujących przejście epitelialno-mezenchymalne (EMT) typowe dla przerzutów ze szlakami metabolizmu energetycznego czerniaka z mutacją BRAF – mówi dr hab. inż. Tomasz Kobiela, prof. uczelni, kierownik Laboratorium Badania Oddziaływań Molekularnych (LBIS) Wydziału Chemicznego PW. – Do przeprowadzenia badań zastosowaliśmy innowacyjną procedurę do wykrywania przejścia EMT, tj. badanie oddziaływania glikanów obecnych na powierzchni komórek czerniaka ze specyficznymi lektynami, z wykorzystaniem mikrowagi kwarcowej w trybie śledzenia dyssypacji energii (QCM-D) – wyjaśnia.

Pionierska aparatura badawcza

Do badań w ramach projektu finansowanego z grantu BIOTECHMED-1 wykorzystywany jest moduł Acoulyte (udostępniony bezpłatnie przez partnera projektu badawczego – firmę Insplorion AB), który umożliwia jednoczesne śledzenie zmian częstotliwości rezonansowej, dyssypacji energii i współczynnika załamania światła.

Moduł Acoulyte zamontowany na całce mikrowagi kwarcowej QSense

W technice NPS kluczowym elementem jest szczególna budowa sensora. W sensorach Insplorion nanocząstki w postaci złotych dysków ułożone są na przeźroczystej powierzchni tworząc niezależne wyspy. Tak przygotowane podłoże, jest pokryte cienką warstwą dielektryka, z którą dopiero będzie miał kontakt badany materiał. W ten sposób nanocząstki są wbudowane w strukturę sensora, ale nie oddziałują z substratem za wyjątkiem pola LSPR. W sensorach Insplorion wykorzystuje się nanodyski Au lub Ag, które oferują kombinację unikalnych cech: wysoką czułość, mały rozmiar (50-100 nm) i szybki odczyt w czasie rzeczywistym (źródło: nlab.pl).

– Warto podkreślić, że zastosowanie modułu Acoulyte w badaniach na komórkach zostało wykonane pierwszy raz na świecie właśnie przez nasz zespół badawczy w ramach realizacji tego projektu! – mówi prof. Kobiela.

Na zdjęciu od lewej: Sara Larsson (firma Insplorion AB), dr hab. inż. prof. uczelni Tomasz Kobiela (kierownik grupy LBIS), mgr inż. Adrianna Piasek (doktorantka LBIS WCh PW), mgr Swamy Kasarla (doktorant LBIS WCh PW)

To nie jedyne innowacyjne urządzenie, z którego korzystają politechniczni naukowcy. We współpracy z grupą badawczą profesor Cutruzzoli z Uniwersytetu Rzymskiego Sapienza zespół prof. Kobieli przeprowadzi badania metabolizmu komórkowego na aparacie Seahorse XF24 Extracellular Flux analyzer – urządzeniu, które umożliwia pomiar efektywności glikolizy (jako pomiaru zewnątrzkomórkowego zakwaszania) oraz mitochondrialnej fosforylacji oksydacyjnej na podstawie oceny zużycia tlenu w czasie rzeczywistym w żywych komórkach. Więcej informacji o tej metodzie i prowadzonych badaniach można przeczytać w najnowszym artykule grupy (Sobiepanek et al. 2021 Eur Biophys J, DOI: 10.1007/s00249-021-01514-8).

Informatyka w służbie biologii

Ponadto, w ramach projektu linie komórkowe czerniaka są traktowane związkami oraz ich kombinacjami wybranymi na podstawie przeprowadzonej analizy bioinformatycznej.

– Do badania prognozy kombinacji leków zastosowaliśmy zaadaptowany przez nas system SynGeNet. Analizy te są wykonane we współpracy z drem hab. inż. Tomaszem Gambinem, prof. uczelni (Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych PW), który od wielu lat prowadzi badania dotyczące analizy danych genomowych uzyskanych w eksperymentach mikromacierzowych i w wyniku sekwencjonowania następnej generacji – wyjaśnia prof. Kobiela.

-

Projekt BIOTECHMED-1 pt. "Badania wpływu modulacji metabolizmu energetycznego na profil glikozylacji komórek czerniaka z mutacją BRAF" realizowany jest na Wydziale Chemicznym i finansowany jest w ramach programu "Inicjatywa Doskonałości - Uczelnia Badawcza", który realizowany jest na Politechnice Warszawskiej.

Zespół badawczy:

dr hab. inż. Tomasz Kobiela, prof. uczelni (kierownik projektu); dr hab. inż. Tomasz Gambin, prof. uczelni; dr inż. Anna Sobiepanek; mgr Swamy Kasarla, mgr inż. Adrianna Piasek