Znajdź zawartość

Kolejny kluczowy dla działania wirusa SARS-CoV-2 enzym jest bardzo podobny do enzymu znanego z SARS-CoV-1 – właśnie ogłosił prof. Marcin Drąg z zespołem. A to znaczy, że badania tego enzymu wykonane w ramach epidemii SARS można będzie zastosować w poszukiwaniu leku na COVID-19. W połowie marca br. laureat Nagrody Fundacji na rzecz Nauki Polskiej prof. Marcin Drąg z Politechniki Wrocławskiej z zespołem rozpracował enzym - proteazę SARS-CoV-2 Mpro, której działanie może być kluczowe dla walki z koronawirusem SARS-CoV-2. Jeśli enzym potraktujemy jako zamek, to my do niego dorobiliśmy klucz – mówił wtedy naukowiec. Teraz badacz ogłosił kolejny przełomowy wynik: jego zespół jako pierwszy na świecie rozpracował kolejną proteazę, której zablokowanie powoduje zahamowanie wirusa. To proteaza SARS-CoV-2-PLpro. Koronawirus powodujący COVID-19 ma dwie proteazy. Zatrzymanie albo jednej, albo drugiej na sto procent zatrzymuje replikację wirusa. To potwierdzone dane medyczne. A my jesteśmy jedynym laboratorium na świecie, które ma teraz obie te proteazy w aktywnej formie i dobrze sprofilowane – cieszy się naukowiec. Przypomina, że wirus SARS-CoV-2 jest bliskim kuzynem wirusa SARS-CoV-1, który wywołał epidemię SARS w 2002 r. Wtedy wiele grup na świecie pracowało nad zrozumieniem działania tego wirusa. Dopóki jednak nie pozna się mechanizmów działania wirusa wywołującego COVID-19, nie wiadomo, z których badań w przeszłości nad SARS można skorzystać bezpośrednio - np. w badaniach nad nowym lekiem czy retargetowaniem (szukaniem nowych zastosowań) znanych już leków. A nam teraz udało się porównać proteazy PLpro ze `starego` i z `nowego` wirusa SARS-CoV. Wykazaliśmy, że są bardzo podobne w specyfice wiązania substratów, a to kluczowa informacja w aspekcie ich aktywności – mówi naukowiec. To świetna wiadomość. Dzięki temu wszystkie informacje uzyskane przez wiele lat badań nad poprzednim SARS można natychmiast zastosować w badaniach nad zwalczaniem SARS-CoV-2 – podsumowuje badacz z PWr. Jego zespół już pokazał kilka przykładów związków, które selektywnie hamują działanie tego enzymu. Tak się składa, że proteaza PLpro z poprzedniego wirusa SARS, to była pierwsza wirusowa proteaza, którą badałem w swojej karierze. Dzięki temu wiedziałem, kto ma ekspertyzę w tych białkach i z kim nawiązać współpracę – tłumaczy prof. Drąg. I dodaje, że jego praca nie polegała na przygotowaniu białka, ale na zrozumieniu jego działania. Uruchomiłem wszystkie kontakty, które miałam na świecie, aby dostać ten enzym do badań – mówi. I udało się – laboratorium prof. Shauna Olsena z Karoliny Południowej w USA pracowało trzy tygodnie, aby przygotować białko. Enzym przyleciał do Polski w Wielki Piątek, tuż przed świętami Wielkanocy, ale pojawiła się groźba, że przesyłkę uda się dowieźć do Wrocławia dopiero po długim weekendzie – w środę. A gdyby ten enzym czekał tak długo, całkowicie straciłby aktywność, uległby dezaktywacji. Na szczęście jednak urząd celny i firma kurierska wykazały się największym zrozumieniem. Dzięki dwóm osobom z polskiego FedExu, które spędziły ze mną kilka godzin na telefonie, enzym dotarł do naszego laboratorium przed świętami. I w środę po świętach mieliśmy już praktycznie gotowe wszystkie wyniki – relacjonuje prof. Drąg wyścig z czasem. SARS-CoV-2 tworzy 29 różnych białek, w tym dwie proteazy – SARS-CoV-Mpro oraz SARS-CoV-2-PLpro. A proteazy są uważane za wprawdzie trudny, ale bardzo dobry cel do poszukiwania leków. O proteazy oparte są np. niektóre leki na HIV, na wirusowe zapalenie wątroby typu C, na cukrzycę typu drugiego czy leki przeciwnowotworowe nowej generacji. Proteaza SARS-Cov-2-PLpro, którą zbadał prof. Drąg, jest nie tylko niezbędna do replikacji wirusa, ale także blokuje mechanizm obrony organizmu przed tym patogenem. Enzym ten powstrzymuje mechanizmy prowadzące do śmierci zainfekowanej komórki. Koronawirus wykorzystuje enzym do oszukiwania ludzkich komórek, a przez to może replikować i tworzyć olbrzymią liczbę kopii – tłumaczy prof. Drąg. Zablokowanie tego białka mogłoby więc – jak się wydaje – wspomóc organizm w walce z wirusem. Podobnie jak w przypadku poprzednich badań, także tym razem prof. Drąg postanowił udostępnić swoje wyniki za darmo – bez patentowania. Artykuł z wynikami badań jest w trakcie recenzowania, ale preprint publikacji jest dostępny dla wszystkich bezpłatnie online. Prof. Drąg podkreśla, iż w badaniach nad SARS-Cov-2-PLpro uczestniczyło także kilka grup badawczych z USA. Oprócz grupy prof. Shauna Olsena (Medical University of South Carolina/University of Texas Health Science Center at San Antonio) byli to prof. Tony Huang i dr Miklos Bekes (New York University School of Medicine) oraz Scott Snipas (Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute, Kalifornia). « powrót do artykułu

Naukowcy z Politechniki Wrocławskiej zbadali enzym, który może okazać się kluczowy w walce z koronawirusem SARS-CoV-2. Proteaza SARS-CoV-2 Mpro (Main Protease) odpowiedzialna jest za cięcie białek i jest wirusowi niezbędna do replikacji. Powstrzymanie tego procesu zabiłoby wirusa, zatem byłoby dobrą strategią w opracowaniu leku. Jak piszą sami naukowcy, praca zespołu profesora Marcina Drąga zapewnia ramy do zaprojektowania inhibitorów [substancji powstrzymujących działanie – red.], które mogą posłużyć do stworzenia środków zwalczających wirusa lub testów diagnostycznych. O pracach profesora Drąga wspominaliśmy już w 2018 roku. SARS-CoV-2 Mpro znana jest badaczom. Jeśli jednak potraktowalibyśmy ją jak zamek, to jest to zamek, który można otworzyć jednym z milionów możliwych kluczy. A my znaleźliśmy jeden klucz, który pasuje do tego enzymu, mówi profesor Drąg. Naukowcy wiedzieli, że warto przyjrzeć się SARS-CoV-2 Mpro, ponieważ podobna proteaza występuje w wirusie SARS-CoV, który wywołał epidemię SARS z lat 2002–2003. Bardzo istotny jest fakt, że zespół profesora Drąga ściśle współpracuje z grupą profesora Rolfa Hilgenfelda z Uniwersytetu w Lubece. Drąg i Hilgenfeld mają na swoim koncie prace nad wirusami Zika, Zachodniego Nilu i dengi. A profesor Hilgenfeld odegrał ważną rolę w walce z poprzednią epidemią SARS, kiedy to opracował trójwymiarową strukturę proteazy i jej inhibitora. Jako że SARS-CoV jest dość dobrze zbadany i bardzo podobny do obecnego koronawirusa SARS-CoV-2, naukowcy wiedzą, którymi elementami SARS-CoV-2 warto się zainteresować. Na początku lutego bieżącego roku profesor Hilgenfeld uzyskał proteazę koronawirusa SARS-CoV-2 i dostarczył ją do Wrocławia. Tutaj prace ruszyły pełną parą. Oczywiście naukowcy na całym świecie wiedzą o roli, jaką odgrywają SARS-CoV Mpro i SARS-CoV-2 Mpro i badają te enzymy, jednak to polski zespół jako pierwszy mógł pochwalić się sukcesem. Było to możliwe dzięki opracowanemu wcześniej przez profesora Drąga narzędziu o nazwie Hybrydowa Kombinatoryczna Biblioteka Substratów (HyCoSuL). HyCoSuL pozwoliła na opisanie preferencji substratowej enzymu. To jedna z najważniejszych informacji na jego temat. Dzięki temu można bowiem określić, jak powinien wyglądać „klucz” blokujący działanie SARS-CoV-2 Mpro. Pozwala też na mapowanie najważniejszego miejsca enzymu, co pozwoli np. na dopasowanie do niego leków już istniejących na rynku. Za opracowanie HyCoSuL profesor Drąg został w ubiegłym roku wyróżniony Nagrodą Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. Jakby jeszcze tego było mało, zespół profesora Drąga zauważył że proteaza SARS-CoV-2 Mpro jest na tyle unikalnym enzymem, że w ludzkim organizmie niemal nie występują enzymy do niego podobne. To zaś oznacza, że jeśli powstaną leki atakujące SARS-CoV-2 Mpro to będą one szkodziły wirusowi, ale nie człowiekowi, zatem będą mniej toksyczne. Z pełną pracą, jeszcze niezrecenzowaną, opisującą osiągnięcie polskich naukowców można zapoznać się w bioRxiv. « powrót do artykułu

Naukowcy z Politechniki Wrocławskiej pozyskali cytometr masowy – najnowocześniejsze obecnie urządzenie do analizy i diagnostyki próbek komórkowych oraz zaawansowanej proteomiki. To obecnie jedyne tego typu urządzenie w Polsce i będzie ono stanowić jeden z kluczowych elementów aparaturowych unikalnego Laboratorium Obrazowania tworzonego przez prof. Marcina Drąga na Wydziale Chemicznym PWr. Cytometria jest jedną z metod diagnostycznych, która umożliwia m.in. analizę różnorodnych parametrów badanych komórek. Dotychczas najpopularniejszymi aparatami do prowadzenia tego typu badań były opierające się na pomiarach fluorescencyjnych cytometry przepływowe, w których analizowano odpowiednio wyznakowane komórki np. pobrane metodą biopsji czy wyhodowane w laboratorium. Urządzenia te są w stanie przeprowadzić analizę ok. 10-15 różnych parametrów  komórkowych m.in. wielkość, czy intensywności fluorescencji badanych elementów, głównie białek. Najbardziej zaawansowanym technicznie dostępnym obecnie na rynku aparatem, wykorzystywanym w tego typu testach jest jednak cytometr masowy, który właśnie trafił na Politechnikę Wrocławską. Cytometria masowa to stosunkowo młoda technika analityczna, niemniej w ostatnim czasie już znacząco zrewolucjonizowała nowoczesną diagnostykę medyczną zarówno w laboratoriach akademickich jak i przemyśle farmaceutycznym. Przy prowadzeniu analiz zakłada ona wykorzystanie spektrometrii masowej, czyli badania próbki przy pomocy analizy widma mas atomów metali, które używane są w tej metodzie jako znaczniki. Szybsza i lepsza analiza Cytometr masowy jest więc używany do multiparametrycznej analizy próbek, głównie komórek, które w tym procesie znaczone są stabilnymi izotopami metali przejściowych, głównie lantanowców. Multiparametryczna analiza oznacza, że w trakcie jednego eksperymentu jesteśmy w stanie poznać i określić wiele parametrów na poziomie poszczególnych komórek. O ile jednak cytometry przepływowe mogą podać kilkanaście wyników, to cytometry masowe przeprowadzają analizę nawet kilkudziesięciu różnych parametrów – tłumaczy prof. Marcin Drąg z Zakładu Chemii Bioorganicznej Wydziału Chemicznego PWr. Wyniki badań komórek w cytometrze masowym są również o wiele bardziej rozbudowane, oszczędza się także czas, bo jedną próbkę można oznaczyć wieloma metalami. Co ważne, w urządzeniu można badać komórki każdego typu np. komórki z guzów nowotworowych czy białaczki, komórki krwi czy nawet komórki pochodzące z innych organizmów (pasożytów, czy bakterii). Tak naprawdę nie ma żadnych ograniczeń co do badań realizowanych przy pomocy cytometru masowego. Ogranicza nas jedynie technika i jakość naszej pracy przy sporządzaniu próbki. Kluczowym aspektem jest tu właśnie odpowiednie przygotowanie badanego materiału, bo sama jego analiza opiera się głównie na odpowiednich algorytmach komputerowych, choć oczywiście trzeba wiedzieć jakich algorytmów użyć do danego typu eksperymentu – dodaje dr inż. Marcin Poręba z Zakładu Chemii Bioorganicznej Wydziału Chemicznego PWr, który pracował już na cytometrze masowym podczas swojego stażu podoktorskiego w USA, a na Wydziale Chemicznym PWr będzie koordynował badania z użyciem tej aparatury. Cytometr, który będzie wykorzystywany na naszej uczelni, to urządzenie trzeciej generacji i obecnie najbardziej technologicznie zaawansowany model. Posiada dużo bardziej czuły spektrometr masowy z większą ilością kanałów do detekcji metali niż poprzednie modele, najnowsze oprogramowanie, jest on też bardziej wydajny i dużo mniej awaryjny. Na Wydziale Chemicznym urządzenie będzie wykorzystywane przede wszystkim do badania enzymów proteolitycznych (proteaz). To wyspecjalizowane białka, które rozkładają wiązania peptydowe. Dzięki temu potrafią "pociąć" inne białka na prostsze elementy - peptydy i aminokwasy. U ludzi proteazy stanowią grupę około 700 enzymów i biorą udział nie tylko w prostym trawieniu pokarmów, ale są także odpowiedzialne za kontrolę kluczowych procesów komórkowych  jak różnicowanie, dojrzewanie i śmierć komórki, kaskada krzepnięcia krwi czy odpowiedź immunologiczna organizmu na patogeny. Ich nieprawidłowe działanie prowadzi do powstania w organizmie stanów patologicznych. Wśród następstw są na przykład choroby cywilizacyjne takie jak nowotwory, cukrzyca, nadciśnienie czy infekcje wirusowe i bakteryjne. Badania aktywności proteaz mają więc bardzo duże znaczenie zarówno w pracy naukowej, jak i we wczesnej diagnostyce i leczeniu pacjentów – dlatego naukowcy starają się znaleźć jak najczulsze i możliwie specyficzne markery. W prace te zaangażowani są także lekarze-naukowcy z Dolnośląskiego Centrum Onkologii we Wrocławiu i Uniwersytetu Medycznego w Łodzi. Oprócz badań prowadzonych przez naszych naukowców urządzenie będzie mogło być wykorzystane komercyjnie, choćby przez firmy biotechnologiczne, które pracują nad różnego rodzaju testami diagnostycznymi. Chcąc sprawdzić, czy opracowany test diagnostyczny działa dobrze, konieczna jest bardzo dokładna analiza danej próbki. Można ją wykonać właśnie na naszym sprzęcie, a następnie skorelować skuteczność opracowywanego testu z wynikami pozyskanymi innymi metodami – wyjaśnia dr inż. Marcin Poręba. Wielką zaletą posiadania cytometru masowego na Politechnice Wrocławskiej jest także fakt, iż dr inż. Poręba oraz prof. Drąg we współpracy z laboratorium prof. Guya Salvesena (SBP Medical Discovery Institute, La Jolla, USA) stworzyli całkowicie nową metodę diagnostyczną, która jest niezwykle konkurencyjna pod względem aplikacyjnym i finansowym w stosunku do obecnie stosowanych przeciwciał w cytometrii masowej. W przeciwieństwie do dużych, białkowych przeciwciał, nasza metoda polega na użyciu małych cząsteczek odpowiednio modyfikowanych metalami, które pozwalają na efektywniejsze badania diagnostyczne ze względu na ich lepszą możliwość penetracji wnętrza komórki, a także selektywność w oznaczaniu wyłącznie aktywnych enzymów. To już jest bardzo zaawansowana chemoproteomika – zaznacza prof. Marcin Drąg. Koszt cytometru masowego to nieco ponad 3,6 mln zł, a roczny koszt użytkowania wynosi ok. 400 tys. zł. Jest to obecnie jedyne tego typu urządzenie w Polsce i trzecie w tej części Europy – podobne aparaty znajdują się jeszcze w Czechach i na Węgrzech. Mikroskop w uzupełnieniu W ramach powstającego Laboratorium Obrazowania naukowcy z Wydziału Chemicznego będą także korzystali z nowego mikroskopu konfokalnego. Będzie on wykorzystywany przede wszystkim do oznaczania parametrów komórkowych metodami fluorescencyjnymi w komórkach żywych i utrwalonych. Jego olbrzymią zaletą jest fakt, że możemy wizualizować co najmniej cztery parametry w tym samym czasie, a więc wybarwić interesujące nas białka w czterech różnych kolorach. Urządzenie pozwala także mierzyć parametry na poziomie subkomórkowym, dzięki czemu badanie komórek może być prowadzone w rozdzielczości ok. 120 nanometrów. Jesteśmy w stanie pokazać nie tylko to, co dzieje się w komórce czy jądrze komórkowym, ale nawet w jeszcze mniejszych strukturach komórki jak jąderko czy lizosomy – podkreśla dr inż. Marcin Poręba. Mikroskop pozwala także na obrazowanie żywych komórek i zachodzących w nich procesów, gdyż został wyposażony m.in. w komorę regulacji temperatury oraz dysze do regulacji poziomu dwutlenku węgla i tlenu. Pozwala to na mimikowanie naturalnego środowiska, dzięki czemu badane komórki się nie stresują. W niesprzyjających warunkach komórki rzeczywiście mogą się stresować, a w efekcie zostaje zaburzony ich cykl komórkowy, morfologia czy nawet zdolność do produkcji wielu białek, co znacząco wpływa na wyniki badań – wyjaśnia dr inż. Marcin Poręba. Co ciekawe przy użyciu odpowiedniego medium hodowlanego, w tym mikroskopie, komórki mogą być podtrzymywane przy życiu nawet przez wiele dni, a to pozwala analizę procesów, które zachodzą niekiedy bardzo wolno. Koszt mikroskopu to ok. 2 mln zł. « powrót do artykułu