Instytut Nenckiego już od 100 lat odsłania tajemnice biologii.Instytut Nenckiego jest największym nieuniwersyteckim ośrodkiem badań biologicznych w Polsce. Obecnie zatrudniamy 326 osób. Swoje badania prowadzi tu 111 naukowców...

Mariusz Blimel, Nauka i Biznes: Proszę scharakteryzować w skrócie główne filary działalności Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN. 

Prof. dr hab. Agnieszka Dobrzyń, Dyrektor Instytut Nenckiego Polskiej Akademii Nauk: 

Instytut Nenckiego jest największym nieuniwersyteckim ośrodkiem badań biologicznych w Polsce. Obecnie zatrudniamy 326 osób. Swoje badania prowadzi tu 111 naukowców, w tym 26 profesorów zwyczajnych, 23 profesorów nadzwyczajnych, 54 adiunktów, 8 asystentów z tytułem doktora i 160 doktorantów.  

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 40 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.

Szczycimy się również kategorią A+, przyznaną w wyniku przeprowadzonej oceny parametrycznej Instytutu.

Muszę powiedzieć, iż poziom prowadzonych prac eksperymentalnych, znakomite publikacje, ilość pozyskiwanych grantów (realizujemy ponad 300 grantów zarówno europejskich, jak i ogólnopolskich) oraz silne związki z nauką światową plasują Instytut Nenckiego na liście wiodących placówek biologicznych w Europie. 

Drugą część naszej działalności stanowi edukacja. W tym miejscu warto wspomnieć, iż pierwsze studia doktoranckie w Instytucie zostały uruchomione w roku 1968. Obecnie Instytut prowadzi studia w języku polskim i angielskim oraz posiada uprawnienia do nadawania stopnia doktora z nauk biologicznych od 1955 roku oraz biochemii od 2015 roku. Od 1955 ma uprawnienia do nadawania stopnia doktora habilitowanego z dziedziny nauk biologicznych z dyscypliny biologia. Na studiach doktoranckich studiuje około 200 osób z ponad 20 krajów. W obszarze studiów doktoranckich możemy mówić o wysokim stopniu umiędzynarodowienia, ponieważ z każdym rokiem przybywa nam chętnych z zagranicy. 

Trzecim filarem w działalności Instytutu jest współpraca z biznesem. Po pierwsze wspieramy różnorakie badania aplikacyjne. Od ponad 10 lat posiadamy Ośrodek Transferu Technologii, w którym pracują wysokiej klasy specjaliści. Do ich zadań należy, m. in. pomoc naukowcom w pozyskiwaniu patentów oraz w ocenie wyników badań naukowych. Posiadamy także grupę osób specjalizującą się w nawiązywaniu i utrzymywaniu kontaktów z biznesem. Obecność Instytutu na wielu targach służy prezentacji naszych badań naukowych, patentów oraz nawiązywaniu kontaktów z partnerami biznesowymi z całego świata.

M.B.: Bezspornie, znaczącym wyróżnieniem jest udział Instytutu Nenckiego w EXPO 2020 w Dubaju. Proszę o tym powiedzieć.   

A.D.: Głównymi celami obecności Polski na EXPO 2020 są: promocja gospodarcza oraz kształtowanie wizerunku kraju. Nasz Instytut zostanie zaprezentowany na EXPO 2020 jako jeden z produktów z dziedziny biotechnologii. Instytut został wybrany na podstawie konkursu. EXPO 2020 to m.in. forum prezentacji osiągnięć naukowych Polski. Celem obecności Instytutu na EXPO 2020 jest nawiązanie kontaktów biznesowych z przedsiębiorcami, którzy mogą być potencjalnie zainteresowani naszymi patentami. 

M.B.: Jakie są najważniejsze obszary badawcze w Instytutu?

A.D.: Priorytetem badawczym w Instytucie są następujące dziedziny: neurobiologia, neurofizjologia biologia i biochemia komórkowa, biologia molekularna a realizowane prace często mają charakter interdyscyplinarny. Ich przedmiotem są układy o różnym stopniu złożoności w aspekcie zarówno morfologicznym jak i funkcjonalnym – całe organizmy tkankowe, tkanki, komórki, organelle komórkowe, ale również białka i geny. Obecnie Instytut Nenckiego jest jedyną placówką naukową w Polsce, gdzie badania w dziedzinie neurobiologii prowadzi się na wszystkich poziomach - od molekularnego po systemowy.

M.B.: Do jakich projektów poszukujecie Państwo partnerów biznesowych? Proszę o krótką charakterystykę projektów. 

A.D.: W Instytucie jesteśmy świadomi naszego wysokiego poziomu nauk biologicznych co w coraz szerszym stopniu powinno przekładać się na poprawę standardów życia w naszym kraju i sprzyjać rozwojowi jego gospodarki czy przemysłu.

Posiadamy kilka projektów, do których realizacji poszukujemy partnerów biznesowych. Jednym z nich jest projekt pn. „Innowacyjna metoda wczesnego wykrywania insulinoopornosci lub stanu przedcukrzycowego w cukrzycy typu 2”.

Cukrzyca typu 2 rozwija się znacznie wcześniej przed wystąpieniem jej klinicznych objawów. Szacuje się, że obecna diagnostyka cukrzycy typu 2 wykonywana jest prawie 10 lat po wystąpieniu pierwszych zmian, kiedy z reguły jest już za późno na jakiekolwiek leczenie profilaktyczne. Dotychczas nie było dostępnego testu, który pozwalałby na łatwe i niedrogie zdiagnozowanie insulinooporności lub stanu przedcukrzycowego. Obecnie stosowane testy są kosztowne. Występuje więc potrzeba rynkowa dla tanich i powszechnie dostępnych testów umożliwiających wczesną diagnostykę cukrzycy typu 2 na samym początku jej rozwoju, umożliwiających wcześniejsze zapobieganie i działania terapeutyczne oraz zminimalizowanie skutków tej choroby. Zaproponowany w niniejszym projekcie “PreT2D Sensor” umożliwi wcześniejsze (ok. 5-10 lat) wykrycie oporności na insulinę w porównaniu z aktualnie stosowanymi metodami. Wynalazek opiera się na nowym, unikalnym pomyśle na diagnostykę stanów odporności na insulinę lub bardzo wczesnych stanów przedcukrzycowych przez określenie stężenia białek Wnt3a i Wnt4 w próbkach krwi, zgłoszonym do ochrony patentowej. Na obecnym etapie prac, narzędzie zostało zwalidowane w badaniach in vitro oraz na osoczu zwierząt w różnych modelach cukrzycy typu 2. Aktualnie poszukujemy partnera biznesowego do walidacji testu u ludzi oraz inwestora do dalszego rozwoju produktu i wprowadzenia na rynek testów diagnostycznych.

Kolejnym projektem jest nowa, kompleksowa i wysoce specyficzna terapia glejaków, którego celem jest opracowanie substancji aktywnych do zastosowania w nowatorskiej, kompleksowej i wysoce specyficznej terapii glejaków – najczęściej występujących, pierwotnych nowotworów mózgu. Terapia ta, wykorzystująca celowane, krótkie peptydy, ma duże szanse zastąpić lub wzbogacić nieskuteczne metody leczenia, przy których przeżywalność pacjentów z glejakiem złośliwym wynosi 9-14 miesięcy. Rezultatem projektu będą substancje aktywne przygotowane do testowania w zaawansowanych badaniach przedklinicznych i w badaniach klinicznych.

Kolejnym ważnym projektem jest projekt pn. „Nowe koniugaty peptydowe z nośnikiem przekraczającym barierę krew-mózg do zastosowania w leczeniu choroby Alzheimera”.

Cechą charakterystyczną choroby Alzheimera jest odkładanie się agregatów amyloidu β (Aβ) w mózgu. Podczas procesu agregacji powstają formy Aβ o wysokiej toksyczności dla neuronów, co leży u podstawy mechanizmu neurodegeneracji w tej nieuleczalnej chorobie, a szczególnie jej dziedzicznej postaci. Istotą techniczną niniejszego wynalazku jest procedura oraz końcowy produkt syntezy koniugatów specyficznych peptydów wykazujących zdolność do hamowania agregacji, jak i neurotoksyczności Aβ z nośnikiem zapewniającym transport poprzez barierę-krew mózg. Wynalazek obejmuje ponadto ujawnienie sekwencji aminokwasowej wyżej wspomnianych peptydów zachowujących zdolność hamowania neurotoksyczności Aβ, które mogą znaleźć zastosowanie w terapii choroby Alzheimera. Wynalazek zgłoszony został do ochrony patentowej. Przeprowadzone badania in vitro na hodowli komórek nerwowych potwierdziły skuteczność opracowanych koniugatów w hamowaniu neurotoksyczności Aβ. Wspomniane koniugaty wykazują wysoką specyficzność w stosunku do toksycznych form Aβ, przy równoczesnym braku własnej toksyczności i immunogenności. Dzięki swemu składowi koniugaty transportowane są poprzez barierę krew-mózg i charakteryzują się wysoką biostabilnością. Zaletą opracowanego rozwiązanie jest także fakt, że koniugaty te składają się głównie z farmaceutycznie dopuszczonych składników. Aktualnie trwają prace nad pilotażowymi badaniami proof-of-concept na zwierzętach. Poszukujemy inwestora zainteresowanego udziałem we wspólnym rozwoju nowego kandydata na lek i dalszej komercjalizacji, w tym przeprowadzeniu badań klinicznych. Wynalazek powstał w wyniku realizacji projektu badawczego finansowanego ze środków Narodowego Centrum Nauki.

M.B.: Jakie projekty już Państwo realizujecie z przedsiębiorcami?   

A.D.: Podpisaliśmy z firmą Siemens Healthineers ramową umowę o współpracy naukowej (ang. Master Research Agreement). Porozumienie dotyczy wykorzystania skanera rezonansu magnetycznego w Pracowni Obrazowania Mózgu, kierowanej przez dr hab. Artura Marchewkę, prof. IBD, do realizacji wspólnych projektów naukowo-aplikacyjnych. Zapisane w umowie zasady współpracy i zachowania poufności, pozwalają na realizację w Instytucie Nenckiego projektów naukowo-wdrożeniowych opartych na technikach Siemens Healthcare niedostępnych jeszcze komercyjnie.

Chciałabym także poszczycić się komercyjnym sukcesem, będącym jednocześnie modelowym przykładem współpracy z partnerem biznesowym. Spośród prac badawczych realizowanych we współpracy z przedsiębiorcami wyróżnić należy projekt realizowany w kooperacji z Laboratorium Kosmetycznym dr Irena Eris, w ramach  grantu NCBR PBS „Od mitochondriów do innowacyjnych kosmetyków o działaniu protekcyjnym”. Celem niniejszego projektu była identyfikacja i ocena substancji, których specyficzne oddziaływanie z mitochondriami korzystnie wpływają na komórki skóry. W wyniku przeprowadzonych prac dokonaliśmy wspólnego zgłoszenia patentowego i wprowadziliśmy do sprzedaży 7 typów specjalistycznych dermokosmetyków. Chciałbym dodać, iż innowacyjna formulacja preparatów Pharmaceris wykorzystuje oryginalne zastosowanie naryngeniny (roślinnego flawonoidu), który hamuje reakcje zapalne, obniżając poziom IL-6, cząsteczki kluczowej w procesie depigmentacji skóry, opóźnia proces starzenia się włosów i przywraca ich naturalną pigmentację. Naryngenina aktywuje mitochondria odpowiedzialne za funkcje życiowe komórek, wydłużając ich żywotność oraz wycisza geny odpowiedzialne za hamowanie produkcji barwnika. W rezultacie spowalnia proces siwienia i redukuje ilość siwych włosów. Z kolei zastosowany w serii Lirene Ideale Pro unikalny MITO Energy factor przedłuża młodość komórek skóry poprzez ochronę sprawności energetycznej w mitochondriach. Aktywuje ich biogenezę oraz usprawnia ich metabolizm. Dzięki temu komórki skóry odzyskują energię potrzebną do skutecznej ochrony przed starzeniem, skóra zaś, zachowuje młody wygląd na dłużej.

W marcu 2018 roku został przyznany patent na wynalazek pt. „Zastosowanie naryngeniny i preparatu zawierającego naryngeninę oraz sposób spowalniania, przeciwdziałania i zapobiegania procesowi powstawania plam bielaczych skóry”.  W 2015 roku zakończyliśmy projekt Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, którego beneficjentami byli: Instytut Nenckiego PAN oraz Centrum Naukowo-Badawcze Dr Irena Eris. Uzyskane w ramach projektu wyniki opublikowano m.in. w Journal of Investigative Dermatology oraz Biochemical Journal. Właścicielem tego patentu jest Instytut Nenckiego PAN oraz Laboratorium Kosmetyczne Dr Irena Eris. Autorami wynalazku z Instytutu Nenckiego PAN są: Jerzy Duszyński, Joanna Szczepanowska, Adam Szewczyk, Mariusz Więckowski oraz Piotr Bednarczyk (SGGW). Zgłoszenie patentowe było podstawą wprowadzenia w 2016 roku nowego dermokosmetyku z serii Pharmaceris-V. Produkty polecane są dla dorosłych i dzieci do ochrony i pielęgnacji na dzień, wyrównania kolorytu skóry u pacjentów z problemem bielactwa i zmianami de-pigmentacyjnymi.

Pracownicy Instytutu opracowali także nowy system do monitorowania zachowania zwierząt - „Eco-HAB” - jest to system do testowania zachowań społecznych u myszy. 

Wynalazek obejmuje system do testowania spontanicznych interakcji społecznych myszy w grupie, ich aktywności i zachowań w odpowiedzi na bodźce zapachowe. Innowacyjne rozwiązanie pozwala na analizę zachowań poszczególnych osobników w grupie myszy umieszczonych w aparaturze eksperymentalnej o prostej formie, stwarzającej ekologicznie adekwatne warunki. Wynalazek zgłoszony został do ochrony patentowej. Produkt jest objęty prawem ochronnym na znak towarowy. Poszukujemy partnera biznesowego do wprowadzenia produktu na rynek i jego dystrybucji. Obecnie otrzymaliśmy dziesięć zgłoszeń na wyprodukowanie systemu Eco-HAB. 

M.B.: Jaki rodzaj działalności prowadzi jeszcze Instytut Nenckiego?

A.D.: Ponadto, posiadamy różnorakie testy diagnostyczne. W tym przypadku myślimy o współpracy z firmami biotechnologicznymi zainteresowanymi inwestycjami w testy diagnostyczne. W przypadku sensora cukrzycowego (wspomnianego powyżej) współpracujemy z naukowcami z Politechniki Warszawskiej, którzy prowadzą prace nad sensorami umożliwiającymi elektroniczną odpowiedź (zawartość białek można przełożyć na elektroniczny sygnał). Dążymy do skonstruowania elektronicznego chipa. Kolejną rzeczą są nowe cele terapeutyczne wymagające długofalowej pracy. Trzecią sprawą jest współpraca z dużymi firmami kosmetycznymi. Warto podkreślić, iż Instytut jest znaną placówką na świecie w obszarze projektów niszowych, takich jak wspomina już system Eco-HAB. 

M.B.: Jakie najważniejsze przedsięwzięcie, warunkujące kierunek rozwoju Instytutu jest obecnie  realizowane?   

A.D.: Obecnie najważniejszym przedsięwzięciem jest rozpoczęcie współpracy z Europejskim Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL). W czerwcu 2018 roku w Instytucie Nenckiego odbyła się konferencja „Polish Science Towards EMBL”. Konferencja była współorganizowana przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Wzięło w niej udział blisko 170 uczestników, 14 wykładowców i kilkunastu znamienitych gości z Polski i zagranicy. Konferencja była poświęcona, m. in. uświetnieniu przystąpienia Polski do Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL). Głównym celem działalności EMBL jest prowadzenie badań naukowych w zakresie biologii molekularnej, szkolenie kadr naukowych, dostarczanie usług naukowych państwom członkowskim. Wiele grup badawczych EMBL uzyskało prestiżowe granty Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (European Research Council - ERC). Instytut Nenckiego złożył wspólny grant o stworzenie Międzynarodowej Agendy Badawczej.

W tym miejscu należy wspomnieć, iż naukowcy Instytutu otrzymali prestiżowy grant Międzynarodowej Agencji Badawczej pn. BRAINCITY. Centrum Doskonałości BRAINCITY pokierują nasi wybitni naukowcy: prof. Leszek Kaczmarek i dr hab. Ewelina Knapska. Celem BRAINCITY jest zrozumienie i wykorzystanie złożonej plastyczności ludzkiego mózgu w celu zwalczania chorób, czy też zrozumienie mechanizmów oraz opracowanie nowych metod diagnostycznych i leczniczych nakierowanych na najbardziej kosztowne i społecznie znaczące choroby nękające ludzi, takie jak np. autyzm, schizofrenia czy choroba Alzheimera. 

W ramach tego projektu stworzymy sześć nowych laboratoriów, które będą prowadziły wspólną działalność naukową Instytutu Nenckiego i Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL). Obecnie jest to nasze największe przedsięwzięcie, które z pewnością wyznaczy kierunki rozwoju Instytutu. 

M.B.: Pozostając przy temacie grantów i projektów, pod względem efektywności w pozyskiwaniu fundusz europejskich Instytut Nenckiego plasuje się w czołówce polskich ośrodków badawczych. Jakie przykładowe projekty może Pani wymienić? 

A.D.: W ciągu ostatnich lat Instytut był zaangażowany w realizację 7 projektów w ramach 7PR UE, 2 projekty w ramach Programu Horyzont 2020 (kolejne 2 w roku 2016), 3 projektów EMBO, 1 projektu w ramach programu Polsko-Szwajcarskiego, 1 projektu w ramach Human Frontier Science Program, 5 projektów z POKL (w tym 4 projekty typu SKILLS), 21 projektów z POIG (w tym 9 projektów z POIG oraz 12 projektów w ramach POIG z FNP:  2 typu TEAM, 2 typu MPD, 4 typu POMOST, 3 typu Homing Plus 1 typu Ventures). Jednostka realizuje także projekty finansowane ze środków NCBiR, m.in.:  4 projekty w ramach Programu Badań Stosowanych, 2 projekty w ramach programu InnoTech, 4 projekty STRATEGMED (kolejne 4 projekty typu STRATEGMED przyznano w 2016 roku i są w trakcie podpisywania umowy), 3 projekty ERA-NET-NEURON, a także wiele innych projektów finansowanych przez MNiSW i sektor prywatny.

W 2015 roku Instytut otrzymał grant w ramach programu UE Horizon 2020, Marie Skłodowska-Curie Co-funding of Regional, National and International programs (COFUND) na utworzenie Międzynarodowych Studiów Doktoranckich - Bio4Med: Biology for Medicine, International Doctoral Programme in Biological Bases of Human Diseases.

Instytut bierze także udział także w projekcie europejskiej infrastruktury badawczej Euro-BioImaging (Mapa Drogowa ESFRI) oraz pełni rolę lidera w jego polskiej części Bioitaging Polska koordynując działania środowiska naukowego wykorzystującego techniki obrazowania w badaniach biologicznych, biomedycznych i biotechnologicznych.  

M.B.: Jak wygląda działalność Instytutu w zakresie współpracy z otoczeniem oraz jak prezentuje się działalność na rzecz społeczeństwa?

A.D.: Instytut Nenckiego znany jest wśród biologów, klinicystów i farmakologów jako instytucja szczególnie aktywna w pracy na rzecz środowiska naukowego. Jest siedzibą trzech towarzystw naukowych: Polskiego Towarzystwa Biochemicznego, Polskiego Towarzystwa Badań Układu Nerwowego i Polskiego Towarzystwa Etologicznego. Pracownicy Nenckiego znani są też ze swojej działalności edukacyjnej i popularyzującej naukę. Są autorami licznych podręczników szkolnych i akademickich. Wśród inicjatyw pro publico bono, w których bierzemy aktywny udział każdego roku, znajduje się Festiwal Nauki, Szkoła Festiwalu Nauki oraz Piknik Naukowy. Instytut Nenckiego jest również  inicjatorem obchodów Międzynarodowego Światowego Tygodnia Mózgu (Brain Awareness Week) - kampanii mającej na celu popularyzację wiedzy o mózgu i jego działaniu.

Ponadto Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego otrzymał nagrodę w ramach IX edycji konkursu "Popularyzator Nauki" w kategorii Instytucja Naukowa. Wyróżnienie to jest rezultatem wieloletniego wkładu Instytutu w upowszechnianie, a także dzielenie się wiedzą i odsłanianie tajemnic współczesnej nauki w sposób przystępny dla każdego.

M.B.: Dziękuję za rozmowę i życzę sukcesów.   

Dodatkowe informacje na temat Instytutu Nenckiego. 

Struktura Instytutu.

W Instytucie działa 30 pracowni naukowych oraz Centrum Neurobiologii, w skład którego wchodzi 8 pracowni usługowych typu core-facility.

Centrum Neurobiologii powstało w ramach realizacji konsorcjalnego projektu kluczowego - Centrum Badań Przedklinicznych i Technologii (CePT) o wartości ok. 100 mln EURO. Wartość udziału Instytutu Biologii Doświadczalnej w projekcie to ponad 60 mln PLN. Przedsięwzięcie zostało zrealizowane dzięki Programowi Operacyjnemu Innowacyjna Gospodarka. W skład Centrum Neurobiologii weszło wówczas 6 nowoutworzonych ogólnodostępnych laboratoriów (typu core-facilities) wyposażonych w najnowszą aparaturę badawczą i urządzenia.

 W skład wyposażenia pracowni Centrum Neurobiologii (w ramach projektu CePT) wchodzą m.in.:

• Pracownia Obrazowania Struktury i Funkcji Tkankowych, 

• Pracownia Obrazowania Mózgu: skaner do badań fMRI 3T, aparat EEG działający w polu magnetycznym (z fMRI), wielomodułowa matryca EEG dla zwierząt, 

• Pracownia Modeli Zwierzęcych,

• Pracownia Neurobiologii Molekularnej,

• Pracownia Badań Przedklinicznych o podwyższonym standardzie: automat do izolacji kwasów nukleinowych i Bioanalizator do RNA, DNA i białek.

Poza projektem CePT w skład Centrum Neurobiologii wchodzą również: 

Pracownia Bioinformatyki, Pracownia Cytometrii Przepływowej i Skaningowej oraz Pracownia Mikroskopii Elektronowej. 

Pracownia Bioinformatyki zapewnia wsparcie bioinformatyczne dla grup badawczych w Instytucie Nenckiego oraz wsparcie w zakresie metod wielkoskalowych:  mikromacierze, sekwencjonowanie nowej generacji, spektrometria mas.

Ponadto w Instytucie funkcjonują nowoczesne stanowiska badawcze prowadzące działalność usługową:

• Stanowisko elektrofizjologiczne do pomiarów aktywności mitochondrialnych kanałów jonowych,

• Stanowisko spektrofotometryczne wyposażone w Spectra Max M5, Aequorynometr infinite F200,

• Stanowisko Testów Behawioralnych wyposażone jest w kompletny zestaw zautomatyzowanych i skomputeryzowanych testów do oceny charakterystycznych zachowań gryzoni.

Poza tym Instytut  Nenckiego jest właścicielem Stacji Badawczej w Mikołajkach.

Zwierzętarnia należąca do Instytutu została zmodernizowana wg dyrektywy 86/609 UE, co pozwala na hodowlę zwierząt laboratoryjnych, także transgenicznych, według najwyższych standardów.

Strategie naukowe w Instytucie Nenckiego. 

Neuropatologie i ich terapie.

Badania prowadzone w tej grupie tematycznej mają na celu poznanie molekularnych i komórkowych podstaw procesów poznawczych. Pozwoli to na opracowanie nowych strategii terapeutycznych zaburzeń kognitywnych. Choroby neurologiczne ze specjalnym uwzględnieniem chorób neurodegeneracyjnych, których zasadniczą cechą jest postępujące i nieodwracalne zmniejszanie plastyczności układu nerwowego, charakteryzują się jego progresywną degeneracją, która prowadzi do dezorganizacji zarówno pamięci i uczenia się, zaburzeń procesów myślowych, jak również procesów ruchowych. Od niedawna uznaje się, że w przebiegu rozwoju patologii tych chorób, zmiany plastyczności reakcji synaps na pobudzenie, poprzedzają zmiany neurodegeneracyjne. Dlatego zainteresowanie szeregu zespołów Instytutu skupione jest na strukturalnych i funkcjonalnych aspektach plastyczności synaptycznej. Na podkreślenie zasługuje fakt, że Instytut Nenckiego jest jedyną placówką naukową w Polsce, gdzie badania w dziedzinie neurobiologii prowadzi się na wszystkich poziomach – od molekularnego po systemowy.

Patogeneza chorób nowotworowych i poszukiwanie nowych terapii antynowotworowych.

Choroby nowotworowe są drugą co do częstotliwości występowania przyczyną zgonów na świecie. Dlatego odpowiedź na pytanie dlaczego niektóre komórki organizmu zaczynają dzielić się w sposób niekontrolowany przez organizm, a nowo powstałe komórki nowotworowe nie różnicują się w typowe komórki tkanki stanowi wiodący temat badawczy wielu pracowni Instytutu. Utrata kontroli nad podziałami związana jest z mutacjami genów kodujących białka uczestniczące w cyklu komórkowym: protoonkogenami i antyonkogenami. Mutacje te powodują, że komórka wcale lub niewłaściwie reaguje na sygnały z organizmu. Poznawanie zatem szlaków sygnalizacyjnych odpowiedzialnych za powielanie i utrwalanie błędu w kodzie genetycznym oraz wyjaśnienie mechanizmów prowadzących do zaburzenia kontroli nad podziałami komórki jest szczególnie ważne w poszukiwaniach nowych strategii terapeutycznych mających na celu zwalczanie tych patologii.

Patogeneza metabolizmu lipidów i możliwe terapie.

Wybrane lipidy błony komórkowej funkcjonują jako cząsteczki sygnałowe niezbędne w procesie przekazywania sygnału przez receptory powierzchniowe komórek. Zaburzenie szlaków sygnalizacyjnych, w których lipidy odgrywają podstawową rolę prowadzi do rozwoju takich jednostek chorobowych jak osteoporoza, choroby układu odpornościowego w tym choroby autoimmunologiczne. Również patogeneza otyłości i towarzyszące jej zaburzenia metaboliczne, współtworzące tzw. zespół metaboliczny, na który składają się: cukrzyca, stłuszczenie wątroby czy lipotoksyczna choroba serca mogą być następstwem źle funkcjonującego systemu z udziałem lipidów w komórce. Złożoność etiologii cukrzycy bardzo komplikuje strategie terapeutyczne dlatego powstrzymywanie rozwoju choroby przy pomocy ingerencji farmakologicznej jest trudne. Obecnie najważniejszym celem terapii jest normalizowanie stężenia glukozy w osoczu, ponieważ szereg wtórnych cukrzycowych powikłań naczyniowych prowadzących do nefropatii czy retinopatii oraz zaburzeń neurologicznych jest skutkiem długotrwałej hiperglikemii. Jedynym zwiastunem rozwijającej się choroby jest często insulinooporność. Dlatego molekularne i biochemiczne podstawy odpowiedzialne za insulinooporność są ważna grupą tematyczną rozwijaną w Instytucie Nenckiego.

Homeostaza jonowa, bioenergetyka komórki i choroby mitochondrialne.

Mitochondria są organellami pełniącymi kluczowe funkcje w metabolizmie komórki. Oprócz wytwarzania ATP, zachodzącego na drodze fosforylacji oksydacyjnej z udziałem syntazy ATP, mitochondria są miejscem wielu procesów metabolicznych, a także odgrywają rolę wewnątrzkomórkowego bufora jonów wapnia oraz są miejscem wytwarzania reaktywnych form tlenu. Ponadto, bezsprzeczny udział mitochondriów w przekazywaniu sygnału do apoptozy sprawia, że badania ostatnich lat koncentrują się wokół poszukiwania strategii cytoprotekcyjnych, skierowanych na te organelle. Oprócz prób wykorzystania substancji chemicznych w celu zablokowania megakanału mitochondrialnego, sugeruje się zasadność terapii z wykorzystaniem związków przeciwutleniających lub regulujących poziom reaktywnych form tlenu poprzez kontrolowane obniżanie potencjału wewnętrznej błony mitochondrialnej (na drodze aktywacji mitochondrialnych białek rozprzęgających lub mitochondrialnych kanałów jonowych np. potasowych).

Patologie wywoływane zaburzeniami funkcjonowania cytoszkieletu.

Cytoszkielet odgrywa fundamentalną rolę w zjawiskach biologicznych zachodzących w komórce i organizmie. Zaburzenia funkcjonowania cytoszkieletu i białek z nim związanych są przyczyną wielu chorób neurodegeneracyjnych (choroba Alzheimera, choroba prionowa, Parkinsona, Huntingtona). Również ciliopatie choroby wywołane nieprawidłową pracą rzęsek, mają swoje podłoże w wadliwym mechanizmie funkcjonowania cytoszkieletu tych organelli. Nie mniej ważne z punktu widzenia zdrowia społeczeństwa są schorzenia, takie jak np. choroba Charcot–Marie–Tooth Typ 2A, stwardnienie zanikowe boczne (ALS), prowadzące do zaniku i śmierci motoneuronów, dziedziczna paraplegia spastyczna czy też nowotwory jelita grubego (APC) są wynikiem m.in. nieprawidłowego transportu po mikrotubulach, zachodzącego przy udziale kinezyn i dynein oraz zaburzeń w organizacji wrzeciona podziałowego. Dlatego uwaga wielu grup badawczych Instytutu koncentruje się na mechanizmach odpowiedzialnych za prawidłowe funkcjonowanie cytoszkieletu i białek mu towarzyszących.

Zagadnienia badawcze realizowane przez Stację Hydrobiologiczną.

Zadania badawcze realizowane w Stacji dotyczą głównie ekologii zooplanktonu i mikrobiologicznego obiegu materii. Celem badań jest ocena wpływu różnych czynników środowiskowych oraz czynników biotycznych na liczebność, biomasę i różnorodność biologiczną zespołów pierwotniaków i zooplanktonu  oraz na strukturę i funkcjonowanie pętli mikrobiologicznej, od której zależy prawidłowe funkcjonowanie i stabilność ekologiczna ekosystemów wodnych. Wyniki badań mają znaczenie podstawowe i aplikacyjne w dziedzinie ochrony wód oraz kontroli ich jakości.

Międzynarodowa współpraca badawcza Instytutu z  instytucjami takimi jak: 

• New York Medical College, USA – Mechanizmy uszkodzenia DNA pod wpływem leków przeciwnowotworowych
• Universite Paris-Est Creteil Val de Marne (UPEC), Francja – The screening, diagnostic and therapy of Alzheimer’s disease and other tauopathies
• Department of Cellular and Molecular Medicine, Centro de Investigaciones Biológicas (CSIC), Madryt, Hiszpania – Response to redox stress in blood cells of Alzheimer’s disease patients: analysis of apoptotic signaling pathways
• Utrecht University, Utrecht, Holandia – Search for the role of the novel calcium binding protein Calmyrin2 in neurons
• Institute of Biotechnology, University of Helsinki, Finlandia – MicroRNA knock-outs via CRISPR method
• Uppsala University, Szwecja – Atlas obszarów regulatorowych specyficznych dla mózgu ludzkiego – nowe narzędzie odkrywania ścieżek powodujących wybrane choroby mózgu
• Max Delbrueck Center, Niemcy – Rola regulatorów transkrypcji i epigenetyki w polaryzacji mikrogleju
• University of Texas, Houston, USA – Rola mikrogleju w rozwoju glejaków
• San Diego State Univeristy, USA – Zmiany plastyczne mózgu towarzyszące nabywaniu drugiego języka – efekty multimodalne i specyficzne dla modalności
• Uppsala University, Szwecja – Zmiany metylacji wysp CpG z wiekiem
• Michigan State University, USA – Analiza bioinformatyczna enhancerów receptora insuliny.