DNA to jakby program, w którym, za pomocą ułożonych w ściśle określonej kolejności związków chemicznych zwanych nukleotydami, natura zakodowała to jak funkcjonują, wyglądają i z czego składają się organizmy.
Wykorzystanie tego kod do syntezy białek i sterowania funkcjonowaniem organizmu nazywane jest ekspresją genów. Proces ten składa się z dwóch kluczowych etapów. Najpierw informacja zapisana w potrzebnym fragmencie łańcucha DNA (genie) jest kopiowana do informacyjnego RNA (mRNA), co nazywamy transkrypcją. Następnie, w procesie nazywanym translacją, sekwencja nukleotydów mRNA jest przekładana na sekwencję aminokwasów tworzących zakodowane w niej funkcjonalne białko.
Większość tradycyjnych leków wywiera działanie terapeutyczne poprzez interakcję z białkami w organizmie człowieka. Takie podejście jest niestety nieskuteczne w przypadku wielu chorób, takich jak nowotwory, choroby zakaźne czy zaburzenia genetyczne. Alternatywą w takich przypadkach jest terapia genowa.
Jest to eksperymentalne podejście, w którym próbuje się wykorzystać geny do leczenia lub zapobiegania chorobom.
Do dostarczania takich terapeutycznych sekwencji genów do komórek wykorzystuje się syntetyczne mRNA.
Ostatnia dekada przyniosła znaczący postęp w zrozumieniu losów i funkcji mRNA w komórce. Dzięki tej wiedzy opracowano lepsze terapie genowe, które obecnie są w trakcie badań klinicznych. Dotyczy to także opracowania szczepionki przeciwko SARS-Cov2.
W literaturze coraz częściej sugeruje się, że oparte na mRNA interwencje terapeutyczne i szczepionki mogą wkrótce zrewolucjonizować przemysł farmaceutyczny.
Nasza grupa opracowała wiele odczynników zapewniających dostęp do chemicznie modyfikowanych mRNA o ulepszonych właściwościach terapeutycznych. Jeden z naszych wynalazków jest stosowany w szczepionkach przeciwnowotworowych na bazie mRNA, które są obecnie w badaniach klinicznych.
W celu zidentyfikowania modyfikacji nadających mRNA lepsze właściwości, stosujemy interdyscyplinarne podejście eksperymentalne, które łączy chemię biologiczną, biofizykę molekularną i biologię molekularną. Badania nakierowane są na zrozumienie związku pomiędzy strukturą a funkcją mRNA.
Jak dokładnie kontrolowana jest translacja mRNA w czasie i przestrzeni w komórce?
Podczas wykładu przedstawię przegląd naszych przeszłych i najnowszych badań skupionych na badaniu aktywności terapeutycznego mRNA lub wizualizacji losów zmodyfikowanego mRNA w żywych komórkach i całych organizmach.
Laboratorium dr Joanny Kowalskiej na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego prowadzi interdyscyplinarne badania w obszarze kwasów nukleinowych.
Ukierunkowane są one na odkrywanie nowych funkcji nukleotydów, oligonukleotydów i kwasów nukleinowych w komórce i wykorzystywanie tej wiedzy do tworzenia nowych narzędzi molekularnych lub eksperymentalnych terapii.
W skład zespołu wchodzą adiunkci, doktoranci i pracownicy techniczni. Zespół ściśle współpracuje z zespołem prof. Jacka Jemielitego z Centrum Nowych Technologii UW.
Grupa projektuje odczynniki do modyfikacji kwasów nukleinowych, tworzy sondy molekularne do badania procesów związanych z nukleotydami oraz inhibitory tych procesów.
Badania obejmują chemiczną lub chemoenzymatyczną syntezę nukleotydów i analogów kwasów nukleinowych oraz badanie ich oddziaływań z białkami i enzymami in vitro oraz w żywych komórkach za pomocą szerokiego wachlarza metod biofizycznych i biochemicznych, w tym spektroskopii absorpcyjnej i emisyjnej, jądrowego rezonansu magnetycznego małych cząsteczek i białek, krystalografii rentgenowskiej, spektrometrii mas, termoforezy w mikroskali i mikroskopii fluorescencyjnej.
W skład grupy zajmującej się terapią genową wchodzą: dr hab. Joanna Kowalska, dr Marcin Warminski, dr Anais Depaix, dr Dorota Kubacka z Zakładu Biofizyki Instytutu Fizyki Doświadczalnej UW oraz prof. Jacek Jemielity, dr Pawel Sikorski i mgr Adam Mamot z CeNT UW.
17 października 2020 r. godz. 16:00
Audytorium Gmachu Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego
Credits:
Created with an images by Joanna Kowalska