Innowacyjny analizator hematologiczny, który ułatwi eksperymenty na krwinkach i pozwoli oszacować właściwości kinetyczne erytrocytów w uwalnianiu tlenu, powstanie w Instytucie Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk. To efekt współpracy badaczy tej placówki z laureatem grantu ERC Proof of Concept.
Kilka dni temu Europejska Rada ds. Badań Naukowych wyłoniła pierwszych stu tegorocznych laureatów grantów Proof of Concept. Przyznawane są one naukowcom, którzy w trakcie badań finansowanych w innych konkursach ERC (Starting, Consolidator, Advanced lub Synergy) uzyskali nieoczekiwane lub nowe możliwości dla zastosowań komercyjnych bądź społecznych. Celem półtorarocznego grantu jest m.in. weryfikacja koncepcji badawczej oraz angażowanie partnerów zewnętrznych. W ramach przyznanych środków (150 tys. euro) można sfinansować prace, których nie przewidziano w pierwotnym projekcie.
Na liście nie ma wprawdzie tym razem żadnego naukowca, który prowadzi swoje badania w naszym kraju, ale to nie znaczy, że brakuje polskich akcentów. Jak już informowaliśmy, wśród laureatów znaleźli się m.in. dr Aleksandra Walczak, dyrektorka ds. badań w Centre National Recherche Scientifique w Paryżu, oraz prof. Paweł Świętach z Uniwersytetu Oksfordzkiego, który swój projekt będzie realizował we współpracy z badaczami Instytutu Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk.
Prof. Świętach, który urodził się w Warszawie, ale w 1998 roku wraz z rodziną wyjechał do Oxfordu i tam ukończył studia z fizjologii oraz obronił doktorat, a obecnie kieruje laboratorium na Wydziale Fizjologii, Anatomii i Genetyki, opracował metodę monitorowania uwalniania tlenu z pojedynczych czerwonych krwinek. Polega ona na obserwacji unieruchomionych krwinek, w których otoczeniu – za pomocą manipulowania przepływami – możliwe jest ultraszybkie wymienianie roztworów w otoczeniu krwinek. W prowadzonych eksperymentach otoczenie komórek zmienia się z natlenionego na odtlenione, co uruchamia naturalny proces oddawania tlenu przez erytrocyty. W efekcie, przy wykorzystaniu mikroskopii fluorescencyjnej, możliwe staje się zmierzenie charakterystycznego czasu, w jakim tlen jest oddawany z czerwonych komórek krwi.
To przełomowe podejście ujawniło, że dyfuzja cytoplazmatyczna stanowi istotną barierę dla efektywnego transportu gazów w czerwonych krwinkach, prowadząc do dwóch rewolucyjnych odkryć: Po pierwsze, tempo uwolnienia tlenu z czerwonych krwinek okazało się znacznie wolniejsze niż wcześniej oszacowane w roztworach hemoglobiny komórkowej. Ujawniło to bariery dyfuzji, które nie były brane pod uwagę we wcześniejszych badaniach. Po drugie, zaburzenia hematologiczne wpływające na kształt czerwonych krwinek i stężenie hemoglobiny mogą istotnie wpłynąć na wymianę tlenu – tłumaczy dr hab. Piotr Korczyk z Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN, specjalizujący się w mikroprzepływach.
W niedawnym artykule opublikowanym w czasopiśmie Blood, którego dr hab. Piotr Korczyk był współautorem, zbadano ludzkie nerki przeznaczone do przeszczepu, mierząc wskaźnik oddychania narządu, gdy był on podłączony do specjalnego urządzenia zapewniającego stały przepływ krwi. Uzyskane wyniki na próbie krwi od wielu dawców kwestionują konwencjonalne określenie miary dostarczania tlenu na podstawie jedynie przepływu krwi i zawartości tlenu. Ujawniły one mocną korelację między monitorowanym oddychaniem nerek a tempem uwalniania tlenu z erytrocytów – czynnikiem wprowadzonym po raz pierwszy przez prof. Świętacha w jego wcześniejszych pracach. To badanie dowodzi, że krew używana w transfuzjach może nie być wydajna do odpowiedniego natleniania tkanek i podkreśla krytyczne znaczenie kontroli jakości kinetycznej czerwonych krwinek w transfuzji krwi i przeszczepach narządów.
Kilka lat temu prof. Świętach nawiązał współpracę z grupą dr. hab. Piotra Korczyka. Dzięki temu możliwe było zaimplementowanie rozwiązań mikroprzepływowych (rozwijanych w IPPT PAN) do monitorowania uwalniania tlenu z krwinek. Opracowane w ramach współpracy urządzenie analityczne zostało z sukcesem użyte w licznych badaniach prowadzonych przez grupę prof. Świętacha. Teraz wspólne badania będą kontynuowane w ramach grantu Proof of Concept.
Na bazie już istniejącego urządzenia powstanie automatyczny analizator hematologiczny do oszacowania właściwości kinetycznych erytrocytów w procesie uwalniania tlenu. W ramach projektu przewidziane jest zbudowanie kilku analizatorów, które będą wykorzystane do badań w partnerskich placówkach związanych ze służbą zdrowia – informuje dr hab. Piotr Korczyk z Zakładu Biosystemów i Miękkiej Materii w IPPT PAN.
Dodajmy, że drugi „polski” grant w tej edycji konkursu PoC będzie realizowany przez dr Aleksandrę Walczak, absolwentkę fizyki na Uniwersytecie Warszawskim, a od 2010 roku pracującą w CNRS. Jej celem będzie przekształcenie istniejących rozwiązań algorytmicznych służących identyfikacji komórek odpornościowych w przyjazną dla użytkownika platformę ułatwiającą odkrywanie leków i produktów terapeutycznych. To drugi grant PoC dr Walczak – pierwszy otrzymała w 2018 roku. Ma na koncie także ERC Starting Grant (2012) i ERC Consolidator Grant (2016).
Mariusz Karwowski