W Lublinie może powstać lek, którzy pomoże chorym na AIDS

Lubelscy naukowcy właśnie dostali największą w Polsce dotację na stworzenie zespołu naukowego, zakup specjalistycznej aparatury i badania. Pieniądze przekaże Fundacja na rzecz Nauki Polskiej, która właśnie rozstrzygnęła 7 edycję programu TEAM w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka 2007–2013. TEAM to program, który ma zwiększać zaangażowanie młodych uczonych w prace badawcze realizowane w najlepszych zespołach i laboratoriach naukowych w Polsce. Badania mają dotyczyć jednej z dziedzin określanych jako: Bio., Info. i Techno. Dziesięć zespołów badawczych z całego kraju otrzyma łącznie ponad 23 mln zł. Najwięcej, bo 3 200 000 zł – dostanie zespół prof. Wiesława I. Gruszeckiego z Zakładu Biofizyki Instytutu Fizyki UMCS w Lublinie.

Spektroskopia molekularna

– Głównym celem tego projektu jest wybranie grupy młodych i entuzjastycznych badaczy, którzy będą go realizowali – mówi dr Wojciech Grudziński, jeden z dwóch współpracowników prof. Gruszeckiego. – Mamy zatrudnić 12 studentów robiących magisterium, 6 doktorantów i 3 osoby posiadające doktorat, dając im świetne warunki stypendialne. Profesor jest liderem całego projektu, my pracujemy jako senior researchers. Połowa pieniędzy z grantu będzie przeznaczona na stypendia dla młodych naukowców, którzy będą w projekcie uczestniczyli. Reszta na sprzęt, materiały, zapewnienie finansowania wyjazdów zagranicznych dla tych ludzi.

– W ramach tego projektu współpracujemy z ośrodkami z Niemiec, Włoch, Czech i Węgier – dodaje dr Rafał Luchowski, drugi ze współpracowników prof. Gruszeckiego.

Cały projekt, który nosi nazwę Molecular Spectroscopy for BioMedical Studies, czyli Spektroskopia Molekularna w Badaniach Biomedycznych, opiera się na trzech filarach: badania w obszarze fotosyntezy, drugi związany jest z membranami biologicznymi, trzeci to szeroko pojęta nanoplazmonika. A o co chodzi w każdym z nich?

Trudne słowa

Najpierw fotosynteza, czyli fizyczno-biochemiczny proces prowadzący do przemiany słonecznej energii świetlnej w energię, która może być wykorzystane bezpośrednio przez organizmy żywe. Ta sama energia słoneczna zmagazynowana w wysokoenergetycznych wiązaniach chemicznych umożliwia również życie ludzi. – Mamy kilka zagadnień, które chcielibyśmy badać w samej fotosyntezie. Np. to, jak elementy aparatu fotosyntetycznego radzą sobie z nadmiernym oświetleniem – zapowiada dr Grudziński. – Jeśli jest za dużo światła, co dzieje się w liściu? Jak sprawić, żeby nie uległ fotodegradacji od nadmiaru światła? Jak zachowują się elementy światłoczułe, często bardzo wrażliwe na światło? Chcemy badać mechanizmy odpowiedzialne za to.

A po co? – M.in. po to, żeby wykorzystać niektóre elementy aparatu fotosyntetycznego – wyjaśnia naukowiec. – Taki aparat ma elementy, które są odpowiedzialne za zbieranie światła. Jak zbierze to światło, przekazuje je dalej; do dalszych procesów chemicznych zachodzących przy wykorzystaniu tej energii.

Ogniwo fotowoltaniczne

– My zajmujemy się m.in. anteną, która wychwytuje to światło – dodaje dr Grudziński. – Jak jest za dużo światła, w liściu uruchamia się mechanizm, który tę antenę odłącza od głównego centrum i mówi: "radź sobie sama z nadmiarem energii, do mnie jej nie przekazuj, bo ja się przepalę”. Antena jest wystawiona wtedy do słońca mniej więcej tak, jak człowiek na plaży przez wiele godzin. Chcemy poznać mechanizmy pełniące w roślinach rolę fotoprotekcyjną.

– Jak zbadamy mechanizmy zachodzące w tym procesie, możemy taką antenę spróbować położyć na jakimś podłożu, np. metalicznym – mówi dr Luchowski.

– Skoro antena tak świetnie łapie światło i tak znakomicie oddaje energię do centrum reakcji fotosystemu, to może odda tę energię nam, do kalkulatora czy do baterii? – dodaje dr Grudziński. – Ideałem byłoby zrobienie z tego ogniwa fotowoltacznego. Teraz pytanie, jak to opracować, żeby ten element anteny fotosyntetycznej pozostał aktywny, długo pracował (nie uległ destrukcji w wyniku długiego oświetlania) i żeby chciał oddawać nam ładunki, które potem można będzie magazynować – tłumaczy naukowiec. – Podobnie, jak przy wszystkich alternatywnych źródłach energii. Wiatrak produkuje energię wtedy, kiedy wieje wiatr. Przekazuje ją dalej. I albo ją zużyjemy, albo nie.

Toksyczny lek

Jeszcze ciekawej zapowiadają się prace nad biomembranami, które mogą mieć wpływ na leczenie człowieka. Lubelscy naukowcy zajmą się m.in. przeciwgrzybiczym antybiotykiem amfoterycyną B. – To cząsteczka często używana przy takich chorobach jak AIDS – mówi dr Luchowski. – Właściwie była używana, ale okazało się, że ma bardzo dużą toksyczność. Jej skutki uboczne w zasadzie przewyższały pożądane działanie.

Badacze z UMCS chcą sprawić, żeby można ją było stosować bezpiecznie. – AIDS to brak odporności. Gdy odporność jest obniżona, wtedy grzyby, które żyją w środowisku w równowadze z organizmem, zaczynają zwyciężać – tłumaczy dr Luchowski. – Większość chorych na AIDS umiera na grzybice wewnętrzne: wątroby, nerek, płuc.

Lekarstwem może być amfoterycyna B. – Jak ją podawać, minimalizując skutki negatywne? To niezbyt duża cząsteczka, która może występować albo w formie pojedynczej, albo w formie większych struktur. Pytanie: której formie będzie najmniej toksyczna, jak ewentualnie "włożyć” ją w coś albo "przytulić” do czegoś, dzięki czemu wewnątrz organizmu będzie mniej toksyczna niż teraz. Na te pytania mogą odpowiedzieć nasze badania – podsumowuje dr Luchowski.

– Działanie amfoterycyny polega na tym, że "dziurawi” naturalną błonę komórkową (to ściana, którą jest otoczona każda komórka – red.), zaburzając gospodarkę jonową. Na tym polega również jej toksyczność dla człowieka – wyjaśnia dr Grudziński.

Przesuwamy granicę

– Chcemy odnaleźć mechanizm odpowiedzialny za to, dlaczego robi takie spustoszenie. Jak sprawić, żeby szkodziła gospodarce jonowej grzybów bardziej, a mniej gospodarce jonowej człowieka. Jeśli się uda przesunąć, nawet delikatnie, tę granicę w stronę grzybów, będzie lepiej – zapowiada dr Grudziński.
– To tak, jak jest z tzw. chemią onkologiczną, którą "traktuje” się człowieka prawie do granicy przeżycia. Jednocześnie mając nadzieję, że uda się zniszczyć więcej komórek nowotworowych niż ludzkich. Im bardziej precyzyjnie, specyficznie, dobiera się chemię, tym lepiej. Przesuwamy granicę toksyczności do nowotworów a odsuwamy od człowieka.

To samo lubelscy naukowcy chcą zrobić z grzybicami u osób chorych na AIDS. – Można by zabezpieczać ludzi w momencie, gdy pojawia się grzybica. Poradzić sobie z nią przy stosunkowo niewielkiej toksyczności – mówi dr Luchowski. – Tematyka ta jest bardzo konkurencyjna i intensywne badania w tym kierunku prowadzi kilka ośrodków na świecie.

Detekcja światła

Trzecia część badań to nanoplazmonika, która będzie przede wszystkim uzupełnieniem dwóch pozostałych obszarów prac. Chodzi o podłoża, nano – czyli bardzo cienkie, na których tworzą się wzbudzenia plazmonowe, jak się okazuje bardzo korzystne w niektórych zastosowaniach spektroskopowych. – Spektroskopia polega na tym, że oświetlamy coś światłem widzialnym, podczerwienią itp., i obserwujemy, jak cząsteczka reaguje. Oświetlamy pewnym rodzajem światła, cząsteczka je przechwytuje i oddaje światło troszkę inne od tego, którym oświetliliśmy – wyjaśnia dr Grudziński.

– W przypadku wspomnianej amfoterycyny, nawet jeśli kierujemy na nią bardzo dużo światła, ona oddaje w postaci światła bardzo niewiele informacji. Trudno dokonać detekcji, trzeba mieć bardzo czułe detektory, a i tak ten sygnał jest bardzo słaby – dodaje Luchowski. – Ale jeśli tę cząsteczkę położy się na ultracienkiej warstwie metalicznej, to sygnał jest wyraźnie wzmocniony i łatwiej go obserwować.
Warstwy plazmoniczne to w świecie nauki absolutna nowość.

Rekrutacja

Tymi wszystkimi badaniami zajmie się tworzony zespół kierowany przez prof. Gruszeckiego. – Priorytetem dla fundacji, która to finansuje, jest budowa i wdrożenie do nauki poważnej grupy 21 młodych naukowców, wciągnięcie ich do nauki na najwyższym poziomie – podkreśla dr Grudziński. – Po to fundacja wybiera, w wyniku bardzo poważnej i długiej rekrutacji, człowieka z tak dużym potencjałem naukowym i ludzkim. Ten jest w stanie zainspirować grupę ludzi, dać im motywację do pracy i stworzyć z nich realny zespół naukowy.

Rekrutacja do zespołu właśnie ruszyła. I etap potrwa do końca października. Szczegółowe informacje można znaleźć na stronie internetowej projektu: http://msbms.umcs.pl.