O celach i możliwościach uzyskanych w ramach konsorcjum NanoBioGeo rozmawiamy z prof. Joanną Wesoły z Instytutu Biologii Molekularnej i Biotechnologii UAM W Poznaniu.

Zainteresowanie współpracą w ramach Konsorcjum wyraziło ponad 100 jednostek, w tym naukowych, firm farmaceutycznych i biotechnologicznych, służby zdrowia, i innego rodzaju organizacji, z czego 39 to jednostki zagraniczne. Jaki jest cel tego projektu?

Celem tego projektu jest zorganizowanie krajowych laboratoriów środowiskowych. Całą ideą była stymulacja współpracujących grup naukowych z różnych dziedzin. Projekt został złożony w ramach programu operacyjnego innowacyjna Gospodarka, Działania 2.2. Była to aplikacja inwestycyjna, a projekt jest częściowo współfinansowanym przez Unię Europejską oraz Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego w ramach Narodowej Strategii Spójności. Nie jest to grant badawczy; jego celem jest zakupienie sprzętu, który umożliwi nam utworzenie Laboratorium Multidyscyplinarnego Nanomateriałów Funkcjonalnych oraz współpracę  w dziedzinach Nanotechnologii, Mikrofluidyce, Biotechnologii, naukach medycznych, Ochronie środowiska. Jest to sprzęt unikalny, który jeszcze w Polsce nie istniał do tego czasu.

Uniwersytet Warszawski był głównym beneficjentem, natomiast my jesteśmy jednostką współpracującą w ramach tego projektu i jesteśmy odpowiedzialni za organizację Środowiskowego Laboratorium Analizy Genomu.

Czyli innowacyjność polega na sprowadzeniu do Polski zupełnie nowego sprzętu?

Tak, chodzi o najnowocześniejszą aparature badawczą, która była dotąd w Polsce niedostępna. W tej chwili już gdzieniegdzie podobny sprzęt pojawia się w Polskich laboratoriach, ale my jako pierwsi posiadamy HiScanSQ i BeadXpress Reader . W ramach tego projektu stworzyliśmy laboratorium wyposażone w sprzęt firmy Illumina., które umożliwi nam całościowe badanie genomu. I to nie tylko ludzkiego, jak to się najczęściej kojarzy, ale wszystkich możliwych genomów: roślin, bakterii, grzybów, zwierząt gospodarskich. Mamy w planach także badania dotyczące drzew leśnych we współpracy z Katedrą Hodowli Lasu Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu.

W tym także poznanie i opisanie genomu ginących gatunków? Niektóre instytucje gromadzą informacje o takich genomach, aby w przyszłości odtwarzać zagrożone gatunki.

Jest to możliwe, ale w naszym założeniu nie mieliśmy takiej pozycji.

Co zatem znajduje się w tym laboratorium?

Chcieliśmy stworzyć laboratorium, które pozwoli nam na badanie genomu na różnych poziomach. Czyli zarówno na poziomie DNA, ale także RNA i częściowo białek. Laboratorium to umożliwia wykonywanie badań odkrywczych na poziomie genomu, następnie na walidację markerów w badaniach ukierunkowanych (wysoko lub średnioprzepustowych) a także wykonanie różnego rodzaju screenów w doświadczeniach niskoprzepustowych.

Jak już wspomniałam, możemy wykonywać badania nie tylko na poziomie sekwencjonowania genomu, ale także badanie ekspresji genów, czy też oddziaływania białek z DNA. Tak więc projekt skupia się na badaniach odkrywczych, walidacyjnych i screeninigowych. Bardzo często o tym sprzęcie mówimy jako o „platformie genomowej”.

Co potrafi ten sprzęt? Co takiego umożliwia?

HiScanSQ jest w stanie przeprowadzić doświadczenia związane z wysokoprzepustowym genotypowaniem i wysokoprzepustową ekspresją genów oraz sekwencjonowaniem. Jest to skaner i sekwencjonator jednocześnie. Poza tym możemy łączyć biblioteki, prowadzić sekwencjonowanie wielu próbek na raz.

Poza tym, ten skaner może być także używany do badań genetycznych, czyli DNA. Możemy genotypować polimorfizmy typu SNP albo strukturalne typu CNV metodami hybrydyzacyjymi. Dotyczy to znanych polimorfizmów, ale możemy próbować odkrywać nowe. To, czego jeszcze nie robiliśmy, to analiza cytogenetyczna, choć ten sprzęt też na to pozwala. Podobnie jak analiza sprzężeń. W tej chwili najczęstszą aplikacją genetyczną opartą na hybrydyzacji jest Whole-Genome Genotyping and Copy Number Analysis.

 Możemy także wykonywać badania typu chipseq, czyli określać jakie sekwencje są ważne dla oddziaływania pomiędzy DNA a białkami. W tej chwili wprowadza się już także sekwencjonowanie mRNA czyli całogenomowe sekwencjonowanie transkryptomu. Możemy także wykonywać badania ekspresji genów na fragmentach tkanki, zabezpieczonych np. w formalinie. Kiedyś nie byliśmy w stanie użyć tego typu próbek, a w tej chwili już prowadzi się badania na tego rodzaju materiałach, co jest bardzo unikalne. Regulacja genów może byą także badana w odniesieniu do metylacji, czyli regulacji epigenetycznej. Analiza ta wykonywana jest na zasadzie hybrydyzacji.

BeadXpress Reader jest idealny dla laboratoriów, które nie mają tysiąca próbek i chcą wykonać testy molekularne - a dokładniej genotypowanie polimorfizmów typu SNP o średniej bądź niewielkiej przepustowości. Za pomocą tego sprzętu można wykonywać testy typu ELISA, ale do tego jeszcze nie doszliśmy. Co jest bardzo ważne w przypadku BeadXpress Reader’a to fakt, że w Stanach uzyskał zgodę FDA na użycie go jako narzędzia diagnostycznego. Jeśli chodzi o jakość, to został dokładnie przetestowany, ma określoną powtarzalność, wydajność i wysoką zgodność wyników.

Czy to pozwala zbadać próbki zachowane sprzed kilkudziesięciu lat?

Na pewno. To oczywiście zależy od wielkości próbki, ale jeśli jest dobrze przechowywana i nie została zdegradowana w żaden sposób, wówczas można ją zastosować.

Państwa laboratorium jest jednym z kilkunastu, które miały powstać. Jaki jeszcze sprzęt został zakupiony do dyspozycji jednostek związanych z konsorcjum NanoBioGeo?

Inne instytucje zakupiły sprzęt typu: mikroskopy elektronowe i konfokalne, spektrometry mas, system umożliwiający monitorowanie komórek w systemie in vitro, dzięki któremu jesteśmy w stanie obserwować komórki pod mikroskopem ponad dobę. Dalej: sprzęt umożliwiający badanie migracji i adhezji komórek, mikroskop do obserwacji ultraszybkiego przepływu. Ogólnie - zakupiony sprzęt przez różne jednostki dotyczy w różnym zakresie badań fizycznych, chemicznych i biologicznych.

Od jak dawna trwa ten projekt i jakie Państwo już mają dzięki niemu osiągnięcia?

Projekt ruszył w 2009 roku, natomiast sprzęt został zakupiony na początku tego roku. Aktualnie jesteśmy na etapie poznawania działania tego sprzętu i jego możliwości. Można powiedzieć, że uczymy się samodzielnego obsługiwania i prowadzenia na nim badań. 

Dzięki wspólnym laboratoriom zacieśniamy współpracę pomiędzy jednostkami z różnych dziedzin. Zależy nam, żeby sprzęt był używany, a nie jedynie stał. Jesteśmy otwarci na projekty współpracy z jednostkami badawczymi. Sprzęt daje ogromne możliwości, ale trzeba dobrać odpowiednią technikę do swojego doświadczenia. W tej chwili mamy już trzy projekty, w których sprzęt zostanie wykorzystany. Jeden z nich dotyczy badań ekspresji genów u kur – we współpracy z Katedrą Biotechnologii Zwierząt Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy.

 Aktualne osiagnięcia Środowiskowego Laboratorium Analizy Genomu NanoFun UAM znajdują się na stronie internetowej. 

Zainteresowanych współpracą zapraszamy do kontaktu z Instytutem Biologii Molekularnej i Biotechnologii UAM w Poznaniu. Szczegółowy opis sprzętu dostępnego w Środowiskowym Laboratorium Analizy Genomu NanoFun na UAM dostępny pod linkiem. 

 Regulamin użytkowania Laboratoriów NanoFun jest dostępny pod adresem.

W imieniu swoim i redakcji portalu Biotechnologia.pl pragnę podziękować prof. Joannie Wesoły za udzielenie wywiadu.

Red. Joanna Roga