prof. Agnieszka Chacińska, dyrektor Instytutu w rozmowie z Mariuszem Blimelem na łamach czasopisma Nauka Innowacje Biznes 

Mariusz Blimel: Jakby Pani w skrócie opisała Międzynarodowy Instytut Mechanizmów i Maszyn Molekularnych Polskiej Akademii Nauk?

Agnieszka Chacińska: Międzynarodowy Instytut Mechanizmów i Maszyn Molekularnych Polskiej Akademii Nauk (IMol PAN, IMol) powstał jako pierwszy od 25 lat instytut badawczy poświęcony naukom biologicznym w Polsce. Powołany został przy wsparciu międzynarodowego środowiska naukowego, Prezesa PAN oraz Ministra Edukacji i Nauki. Bazę dla IMol stanowił projekt ReMedy (“Regenerative Mechanisms for Health”), jednostka programu Międzynarodowych Agend Badawczych Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, finansowana ze środków pochodzących z Funduszy Europejskich z programu Inteligentny Rozwój. Projekt został zapoczątkowany w 2017 r. i przeniesiony do IMol z Uniwersytetu Warszawskiego w sierpniu 2021 r. Wtedy też, wraz z transferem znacznej większości naukowców z Uniwersytetu Warszawskiego, rozpoczęła się zasadnicza działalność naukowa Instytutu. IMol działa pod kierownictwem prof. dr hab. Agnieszki Chacińskiej, dyrektor IMol PAN, prof. dr hab. Magdy Konarskiej, zastępcy dyrektora ds. nauki, oraz p. Radosława Jodzisa, zastępcy dyrektora ds. administracyjnych.

M.B.: Jakie są główne cele działalności?

A.C.: IMol to nowa instytucja naukowa, której działania dedykowane są badaniom podstawowym i komercjalizacji ich wyników. Naszym celem jest połączenie wiedzy z różnych dziedzin badawczych zgodnie z najwyższymi międzynarodowymi standardami. Instytut promuje kreatywność, produktywność, innowacyjność i współpracę, także z biznesem, w dziedzinie nauk biologii molekularnej, biomedycznych i biochemicznych. IMol naukowo oparty jest na projekcie ReMedy i będzie kontynuował prace naukowe rozpoczęte w ramach tego programu. Dodatkowo poszerza je o badania podstawowe nad molekularnymi mechanizmami leżącymi u podstaw życia i funkcjonowania komórek. Efektem działalności IMol i ReMedy będą nowe strategie leczenia chorób, polegające na blokowaniu szlaków adaptacyjnych uruchomionych w komórkach nowotworowych lub na aktywacji tych szlaków w stanach zwyrodnieniowych, np. neurodegeneracji. Ponadto naukowcy związani z IMol zajmują się mechanizmami, które regulują metabolizm w odpowiedzi na stres związany z chorobami cywilizacyjnymi. Badają też w jaki sposób komórki gospodarza, np. ludzkie, reagują na infekcje wirusowe oraz jak wirusy wykorzystują procesy wewnątrzkomórkowe do realizacji własnych potrzeb. 

W osiągnięciu wszystkich tych celów pomaga wsparcie ze strony Międzynarodowej Rady Naukowej kierowanej przez laureata Nagrody Nobla (1993), prof. Phillipa A. Sharpa, oraz międzynarodowe partnerstwo z Uniwersyteckim Centrum Medycznym z Getyngi. Współprace te wzmacniają potencjał ludzki oraz programy naukowe i komercjalizacyjne. Wspierając z kolei rozwój nowej generacji naukowców na wszystkich poziomach i wprowadzając wysokie standardy organizacyjne, IMol toruje drogę do ważnych odkryć naukowych, mających bezpośredni wpływ na ludzkie zdrowie. Należy także dodać, że naukowcy IMol skutecznie pozyskują fundusze na swoje badania.

M.B.: Proszę przybliżyć czytelnikom projekt ReMedy.

A.C.: ReMedy jest wspólną jednostką IMol PAN oraz Uniwersyteckiego Centrum Medycznego z Getyngi w Niemczech, finansowaną z grantu Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. Projekt koncentruje się na badaniu adaptacyjnych odpowiedzi komórek na stres i komórkowych mechanizmach regeneracyjnych. Celem ReMedy jest badanie mechanizmów reakcji na stres, odkrywanie krótko- i długoterminowych konsekwencji tych reakcji i ich znaczenie w fizjologii komórki oraz zastosowanie zdobytej wiedzy do opracowywania nowych metod leczenia. Naukowcy z ReMedy dokonują przełomowych odkryć, które stworzą nowe możliwości dla badań biomedycznych i nowe strategie dla utrzymania i przywracania ludzkiego zdrowia. Aby zrealizować to zadanie, Instytut koncentruje się na budowaniu doskonałości naukowej poprzez rekrutację wybitnych naukowców z całego świata i pielęgnowanie ich kreatywności w środowisku o wysokich standardach naukowych i organizacyjnych.

M.B.: Jakie obszary badań są prowadzone w Instytucie?

Kierownicy grup badawczych, wyłonieni w międzynarodowych konkursach, są cenionymi młodymi naukowcami, z doświadczeniem pracy w najlepszych światowych ośrodkach badawczych, takich jak np. Max Planck Institute of Biochemistry w Niemczech, Harvard Medical School w USA, Imperial College London w Wielkiej Brytanii, Lund University w Szwecji czy University Hospital w Kolonii w Niemczech. Instytut posiada unikalną strukturę organizacyjną, w której grupy badawcze współpracują ze sobą, tworząc nową interdyscyplinarną przestrzeń, gdzie wyzwania naukowe są wspólnie realizowane przez wykwalifikowanych i zmotywowanych naukowców w atmosferze promującej współpracę. IMol włącza się również w inicjatywy prospołeczne, w szczególności w obszarze chorób mitochondrialnych. Ich realizacja wymaga zaangażowania zarówno naukowców, lekarzy, jaki i pacjentów oraz ich rodzin. Działania te mogą mieć wpływ na rozwój terapii i powstanie nowych leków pomocnych w leczeniu tych rzadkich chorób.

Aktualnie w IMol PAN działa siedem grup badawczych.

• Kierowane przeze mnie Laboratorium Biogenezy Mitochondriów prowadzi badania mające na celu zrozumienie procesów biogenezy organelli komórkowych i ich dynamiki. Zaburzenie homeostazy organelli, zwłaszcza mitochondriów, jest podłożem patologii takich jak zaburzenia metaboliczne, nowotworzenie, czy neurodegeneracja. Wyniki tych analiz będą wykorzystane w opracowywaniu terapii cytopatii mitochondrialnych czy chorób neurodegeneracyjnych. Ponadto zastosowanie znajdzie również wysokorozdzielcze monitorowanie procesów wewnątrzkomórkowych, takich jak lokalizacja i migracja białek oraz dynamika kompartymentów wewnątrzkomórkowych i oddziaływania między-organellowe.

• Laboratorium prof. Magdy Konarskiej (Laboratorium Biologii RNA) zajmuje się badaniem mechanizmu wycinania (ang. splicing) intronów w RNA. Badania mają doprowadzić do zrozumienia jak oddziaływania różnych elementów kompleksu wycinającego (ang. spliceosome) między sobą i z substratem wpływają na aktywność i specyficzność tego kompleksu w czasie splicingu. Wyniki tych badań mogą znaleźć zastosowanie medyczne, ponieważ mutacje wpływające na splicing są przyczyną lub warunkują podatność na niektóre choroby.

• Laboratorium dr Anny Marusiak (Laboratorium Molekularnej Onkosygnalizacji) prowadzi badania podstawowe i aplikacyjne nad mechanizmami procesów nowotworzenia i innowacyjnymi terapiami. Na poziomie subkomórkowym i komórkowym analizowane są mechanizmy regulacji ścieżek sygnałowych i ich rola w rozwoju nowotworów, przerzutach oraz oporności na leczenie.

• Laboratorium dr Karoliny Szczepanowskiej (Laboratorium Metabolicznej Kontroli Jakości) zajmuje się odkrywaniem nowych mechanizmów, które pozwalają regulować przebieg procesów metabolicznych w komórkach narażonych na stres. Badania skupiają się na kontroli jakości mitochondrialnych kompleksów oddechowych odpowiedzialnych za produkcję energii. Zespół chce odpowiedzieć na pytanie w jaki sposób kompleksy oddechowe są nadzorowane, naprawiane i degradowane w przebiegu chorób cywilizacyjnych, takich jak cukrzyca typu drugiego, nowotwory, czy uszkodzenia niedokrwienno-reperfuzyjne w przebiegu zawału serca i udaru mózgu.

• Laboratorium dr Piotra Gerlacha (Laboratorium Wirologii Strukturalnej) koncentruje się na wewnątrzkomórkowych interakcjach między komórką gospodarza a zakaźnymi wirusami RNA, integrując techniki biologii strukturalnej z wykorzystaniem linii komórkowych. Badania poszerzą naszą wiedzę na temat zmian zachodzących wewnątrz komórki podczas infekcji i pozwolą lepiej zrozumieć jak wirusy RNA dostosowują procesy komórkowe, takie jak np. translacja, do swoich potrzeb. Jednym z głównych celów jest identyfikacja nowych białek lub innych elementów komórki gospodarza, niezbędnych wirusom RNA podczas infekcji. Prowadzone badania umożliwią projektowanie innowacyjnych terapii i leków antywirusowych o szerokim spektrum działania.

• Laboratorium dr Macieja Cieśli (Laboratorium Metabolizmu RNA Komórek Macierzystych) prowadzi badania skupione wokół molekularnych podstaw aktywacji i różnicowania najbardziej plastycznych komórek pluri- oraz unipotentnych, mające na celu poszerzenie wiedzy na temat funkcjonowania komórek macierzystych.

• Laboratorium dr Abdelhalim’a Azzi (Laboratorium Lipidów i Chronobiologii) zajmuje się badaniem w jaki sposób zmiany genetyczne w enzymach, które fosforylują/defosforylują fosfatydyloinozytol (PI), wpływają na różne aspekty okołodobowej fizjologii wątroby. Badania prowadzone są przy użyciu modeli zwierzęcych i technik hodowli komórkowych.

W ramach IMol działa również Specjalistyczne Laboratorium Proteomiki kierowane przez dr. Remigiusza Serwę.

M.B.: Jakim sprzętem dysponuje Instytut do prowadzenia badań? 

A.C.: Wszystkie pomiary wykonywane w Specjalistycznym Laboratorium Proteomiki IMol PAN są wykonywane przy użyciu nowoczesnego systemu do spektrometrii mas z firmy Thermo Fisher Scientific. Laboratorium kierowane jest przez światowej klasy eksperta, dr. Remigiusza Serwę.

Trzon zestawu pomiarowego Specjalistycznego Laboratorium Proteomiki IMol PAN stanowi chromatograf nanoprzepływowy sprzężony ze spektrometrem mas typu Orbitrap. Pomiary prowadzone przy użyciu tego zestawu odznaczają się doskonałą czułością, głębią oraz powtarzalnością wyników. W laboratorium przeprowadzane są analizy w celu określenia poziomu ekspresji białek w komórkach ludzkich lub organizmach modelowych, zakresu modyfikacji potranslacyjnych, szybkości syntezy lub degradacji białek oraz ich lokalizacji wewnątrzkomórkowej. Przy użyciu metod proteomicznych charakteryzowane są również oddziaływania białko-białko lub białko-mała cząsteczka (np. metabolit lub lek). Specjalistyczne Laboratorium Proteomiki IMol PAN dostępne jest zarówno dla naukowców IMol, jak i zewnętrznej społeczności naukowej. 

M.B.: Jakie są plany IMol dotyczące współpracy z biznesem?

A.C.: Naukowcy z IMol nawiązali szereg kontaktów z klinicystami i pacjentami w obszarze rzadkich, ale niezwykle wyniszczających chorób mitochondrialnych. Wraz ze swoim zespołem pracuję nad opatentowaniem leczenia w obszarze ciężkich schorzeń, które można zaliczyć do chorób neurodegeneracyjnych z grupy mitochondriopatii. Na podstawie własnych badań zaproponowaliśmy zupełnie nową koncepcję leczenia tych chorób. Zgłoszenie patentowe nr WO/2019/166588: Hamowanie aktywności proteolitycznej w leczeniu mitochondriopatii, zostało zarejestrowane w lutym 2019 r. przez jego autorów, tj. mnie, dr. Karthika Mohanraja i dr. Michała Wasilewskiego. W kwietniu 2021 r. wdrożony został kolejny etap procedury patentowej, a IMol posiada wszystkie prawa związane z jego własnością. Koncepcją patentu jest zastosowanie inhibitorów proteasomów do leczenia rzadkich chorób mitochondrialnych spowodowanych mutacjami w podtypie białek mitochondrialnych. Działania związane z procedurą patentową mają na celu doprowadzenie do rozwoju terapii, której realizacja wymaga zaangażowania zarówno naukowców, lekarzy, jaki i pacjentów oraz ich rodzin. Takie działania, we współpracy z dr Karoliną Szczepanowską, pomogą rozszerzyć i rozpowszechnić w Polsce wiedzę w dziedzinie defektów mitochondriów, aby móc działać na korzyść pacjentów oraz skuteczniej sprostać obecnym wyzwaniom i potrzebom dotyczącym leczenia tych chorób. Działania takie będą też zachęcać do multidyscyplinarnej współpracy nie tylko w kraju, ale także w całej Europie, pomagając w opracowaniu wysokiej jakości szkoleń dla rodzin pacjentów i klinicystów pracujących w tej dziedzinie.

IMol planuje skonsolidować działania w tym zakresie, mając na uwadze dobro pacjenta, tj. wspierać tworzenie organizacji rodzin pacjentów oraz odpowiednich, brakujących w Polsce, baz danych dotyczących przypadków tych rzadkich i wyniszczających chorób. Bazy te są zasadniczym warunkiem do opracowania strategii terapeutycznych. Zostałam też niedawno polskim przedstawicielem E-Mito Society - europejskiej inicjatywy zrzeszającej naukowców i lekarzy, zajmującej się chorobami mitochondrialnymi. Głównym celem polskiego przedstawiciela E-Mito jest konsolidacja i włączenie naszego kraju w działania związane z chorobami mitochondrialnymi w Europie, aby skuteczniej odpowiadać na aktualne wyzwania i potrzeby dotyczące tej konkretnej grupy pacjentów. IMol i związani z nim naukowcy mają olbrzymi potencjał, aby stać się centrum ds. koordynacji łączącym pacjentów z lekarzami i odpowiednimi terapiami.

Dziękuję za rozmowę.

 (fot. zasoby IMOL PAN)