Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
„Bardzo żałuję, że nie da się robić wszystkiego na raz” – O najnowszych projektach naukowych rozmawiamy z dr. Grzegorzem Dubinem z UJ.
„Bardzo żałuję, że nie da się robić wszystkiego na raz” – O najnowszych projektach naukowyc
Dr Grzegorz Dubin pracuje na Uniwersytecie Jagiellońskim na Wydziale Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii. Prowadzi tam laboratorium krystalografii rentgenowskiej. W ostatnim czasie odpowiada także za realizację trzech interesujących projektów badawczych, których wyniki być może przyniosą nowe narzędzia do walki z nowotworami. W wywiadzie dla naszego portalu dr Dubin opowiada o szczegółach swoich badań, rodzinnej żyłce do biznesu, a także niedalekich przenosinach laboratorium krystalografii do powstającego Małopolskiego Centrum Biotechnologii.

Czym się pan zajmuje, tutaj na Uniwersytecie Jagiellońskim?

dr Grzegorz Dubin

Główna część mojej działalności to krystalografia rentgenowska białek. Wywodzę się z laboratorium bardziej biochemicznego, ale staram się nie zamykać w jednej dziedzinie. Chcę być naukowcem wszechstronnym wykorzystującym tam gdzie zasadne metodę krystalografii, czyli to w czym się specjalizuję. Prowadzę kilka projektów badawczych i w zasadzie tylko jeden z nich jest całkowicie krystalograficzny. W ramach tego projektu będę prowadzić krystalizację kinaz oraz kinaz w kompleksach z inhibitorami by zrozumieć podstawy specyficzności tych ostatnich. Dodajmy, iż chodzi o kinazy istotne w procesach nowotworowych. Drugi duży projekt, który teraz realizuję, ma na celu charakterystykę proteinaz o nieznanym mechanizmie katalizy. Trzeci z projektów w zasadzie powoli zbliża się ku końcowi. Dotyczy opracowywania aptamerów skierowanych przeciwko białkom Mdm2 i Mdmx, które również są istotne w nowotworzeniu. Ogólnie mówiąc procesy nowotworzenia to jest to czym się w ciągu ostatnich pięciu lat interesuję najbardziej. Kontynuuję ponadto część projektów, które rozpocząłem jeszcze będąc na doktoracie. Związane są one głownie ze strukturalną i funkcjonalną charakterystyką proteinaz bakteryjnych.

 

Tak jak wspomniał pan, początki tej kariery naukowej były takie bardziej biochemiczne. Skąd się wzięło zainteresowanie krystalografią i taka pasja, żeby iść w kilku kierunkach?

Poniekąd z przypadku. Tak jak to się dosyć często dzieje. Zaczynałem karierę naukową w Polsce. Podczas realizacji badań do mojej pracy magisterskiej pracowałem w laboratorium biochemicznym. Natomiast na stypendium Sokrates-Erasmus wyjechałem do Monachium i tam trafiłem do laboratorium strukturalnego, zajmującego się krystalografią rentgenowską i magnetycznym rezonansem jądrowym. Tam poznałem różne implementacje i możliwości tych technik. Bardzo mnie to zainteresowało. Po powrocie do Polski wyjeżdżałem jeszcze kilkukrotnie w trakcie doktoratu, ponieważ nawiązaliśmy bliższą i dłuższą współpracę z laboratorium w Monachium. Zdecydowałem się podjąć próbę rozwinięcia tutaj takiej działalności. W Krakowie na Wydziale Biotechnologii nie było krystalografii, a to jest jedna ze stosunkowo istotnych metod charakteryzowania białek.

 

Dlaczego jest to tak istotna metoda?

Krystalografia pozwala nam zrozumieć jak działają właściwie wszystkie procesy zachodzące w komórce na poziomie molekularnym. Nie mamy innych tak uniwersalnych metod, dzięki którym moglibyśmy zobaczyć jak wyglądają cząsteczki. Rozwijana jest w ostatnim czasie mikroskopia elektronowa, ale ona pozwala oglądać tylko duże cząsteczki, do tego nie w takich rozdzielczościach jak krystalografia. Metoda NMR ma także poważne ograniczenia. Krystalografia jest najbardziej uniwersalną metodą i najwięcej znanych obecnie struktur uzyskanych zostało właśnie dzięki krystalografii.

Wszystkie procesy w naszym organizmie zachodzą w jakimś stopniu dzięki białkom. Jeśli chcemy poznać te białka, opisać procesy, w których uczestniczą to najlepszą drogą do tego celu jest krystalografia rentgenowska, w niektórych przypadkach ze wsparciem NMR.  Zaburzenia tych procesów powodują choroby, dlatego zrozumienie wewnątrzkomórkowych mechanizmów molekularnych jest istotne w opisywaniu etiologii chorób, a w dłuższej perspektywie w celu opracowania sposobów zapobiegania i leczenia.

 

Najnowszy projekt, którym pan się zajmuje dotyczy krystalizacji kinaz biorących udział w procesach nowotworowych? Zdradzi pan więcej szczegółów?

Kinazy są istotne m.in. w procesach nowotworowych. Inhibitory kinaz to obszar wiedzy, który od szeregu lat dynamicznie się rozwija. Powstają wciąż nowe małocząsteczkowe inhibitory oraz przeciwciała. Wiadomo, że zahamowanie części kinaz może dawać korzystne efekty w procesach nowotworowych. Tych kinaz jest bardzo dużo i uczestniczą one w różnych szlakach sygnałowych i metabolicznych. Częstym problemem jest więc reaktywność krzyżowa inhibitorów. Nasze badania dotyczą całej grupy kinaz uczestniczących w procesach nowotworowych. Zamysł jest taki żeby skrystalizować te kinazy, których dotąd nie skrystalizowano a ponadto dla szeregu innych dostarczyć struktury z niskocząsteczkowymi inhibitorami. Nowe struktury krystaliczne pozwolą na projektowanie nowych inhibitorów. Jak już wspomniałem znaczącym problemem jest też to, że kinaz jest bardzo dużo i wiele z nich jest stosunkowo podobnych do siebie. Tym samym inhibitory kinaz często hamują krzyżowo różne kinazy. W rezultacie oprócz pozytywnego efektu inhibicji, powstaje wiele efektów ubocznych, często niekorzystnych. Dla części kinaz, słabo poznanych pod kątem struktury krystalicznej planujemy opracować nowe struktury z różnymi inhibitorami, po to żeby określić cechy determinujące specyficzność a tym samym pomóc znaleźć specyficzne inhibitory nie oddziałujące krzyżowo z innymi grupami kinaz.

 

A o co chodzi w drugim projekcie?

Drugi projekt to białka MdmX/Mdm2.  Są to modulatory bardzo istotnego czynnika transkrypcyjnego - białka p53. W większości nowotworów szlak białka p53 jest zablokowany, m.in. na poziomie oddziaływania z Mdm2, które hamuje aktywność p53.  Uwolnienie tego szlaku powoduje regresję nowotworu co bardzo przekonywująco pokazano w wielu modelach. Dlatego farmakologiczna interwencja w to oddziaływanie stanowi potencjalny lek przeciwnowotworowy. Obecnie znanych jest kilka małocząsteczkowych inhibitorów, które znajdują się w pierwszej fazie badań klinicznych. Opublikowane dotąd wyniki nie pozwalają jednak na jednoznaczne określenie przyszłości tego kierunku prac m.in. z uwagi na efekty uboczne. My skupiliśmy się na inhibitorach aptamerycznych. Aptamery są to jednoniciowe oligonukleotydy RNA lub DNA , które wykazują wysokie powinowactwo i specyficzność wiązania do ściśle określonych biomolekuł lub cząsteczek nieorganicznych. Potrafią oddziaływać z białkami jednak na zasadzie znacząco innej niż klasyczne oddziaływania DNA-białka takie jak obserwowane np. w przypadku czynników transkrypcyjnych. Aptamery potrafią „rozróżnić” nawet bardzo podobne strukturalnie cząsteczki. To jest alternatywa, lub może bardziej precyzyjnie, coś równoległego do przeciwciał. My opracowaliśmy aptamery potencjalnie zdolne do uruchomienia szlaku białka p53 w komórkach nowotworowych. W tej chili jesteśmy na etapie testowania tych aptamerów na komórkach. Realizujemy obecnie najbardziej ekscytujący etap prac który, mam nadzieję,  potwierdzi że nasz zamysł rzeczywiście działa. Wstępne eksperymenty wydają się być obiecujące. Mogę zdradzić że póki co po dodaniu do komórek nowotworowych naszego aptameru przestają one rosnąć. Ale czeka nas jeszcze sporo testów.

 

Niebawem przenosi się pan ze swoim laboratorium do Małopolskiego Centrum Biotechnologii.

Współczesna biologia, biochemia, biotechnologia, biologia molekularna dynamicznie się rozwijają i po prostu chcemy się rozbudowywać. Coraz więcej ludzi interesuje się tą tematyką. Wzrasta zainteresowanie społeczne. Państwo chętniej finansuje takie badania, bo przekładają się one na rozwój sektora ochrony zdrowia.

Jak popatrzymy wstecz, to przecież pierwsze białka rekombinowane pochodzą z lat 80tych - raptem 30 lat temu. Jest zatem jeszcze bardzo dużo do odkrycia. Wszelkie badania przekładają się skądinąd na późniejsze zastosowanie w praktyce. W ciągu tych 30 lat nastąpił  ogromny postęp w m.in. w leczeniu nowotworów tak że część z nich stała się uleczalna. To jest właśnie postęp medycyny, który się dokonał w dużej części dzięki rozwojowi wszelakich „bio”-technologii.

Małopolskie Centrum Biotechnologii to projekt finansowany przez UE dotyczący budowy budynku, przestrzeni laboratoryjnych i wyposażenia tych laboratoriów w nowoczesny sprzęt badawczy. Projekt ten zrealizowany jest przez konsorcjum UJ i Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie. Ten projekt jest już w ukończeniu. Budynek stanął przy Wydziale Biochemii, Biofizyki i  Biotechnologii UJ. Będzie się tam znajdować kilkanaście laboratoriów m.in. kierowane przeze mnie laboratorium krystalografii.

 

Jaki będzie formalny charakter MCB?

Formalnie MCB jest pozawydziałową jednostką organizacyjną działalności podstawowej Uniwersytetu Jagiellońskiego. Dla mnie i z resztą dla wielu innych ludzi projekt ten stanowi wspaniałą szansę rozwoju.

 

Będą tam jakieś komercyjne laboratoria?

W pewnym uproszczeniu MCB dysponuje powierzchnią pod wynajem, ale pod wynajem dla grup badawczych. Czyli generalnie mamy pieniądze na badania, nie mamy ich gdzie prowadzić i właśnie tam możemy wynajmować powierzchnie laboratoryjną by zrealizować nasze badania.

Część pomieszczeń zajmą umeblowane laboratoria, które będzie można wynająć na praktycznie jakiekolwiek badania w dziedzinie „bio”. Część zaś zajmą dedykowane pracownie np. krystalografii, spektrometrii masowej czy laboratorium wirusologiczne a więc pracownie tematycznie nakierowane na konkretny rodzaj badań.

 

Czy pan prowadzi badania o charakterze aplikacyjnym?

Ja nie tyle staram się przeprowadzać aplikacyjne badania co znajdywać aplikacyjność w wynikach tych badań, które prowadzę. Bardziej nastawiony jestem na badania podstawowe. Widzę, że część z tych badań może mieć potencjał do komercjalizacji i staram się to wykorzystywać.

 

A ma pan w planach otwarcie komercyjnego laboratorium?

Istnieje zainteresowanie krystalografią rentgenowską do prowadzenia innowacyjnych prac badawczo-rozwojowych we współpracy z przemysłem. Ponieważ jest to metoda droga, wymagająca zastosowania stosunkowo unikalnego sprzętu bywa, że zajmujemy się takimi projektami lub po prostu wykorzystujemy znane nam metody na potrzeby innych podmiotów. Ja jednak zdecydowałem się zostać pracownikiem Uniwersytetu by prowadzić działalność naukową. Prace rozwojowe są interesujące gdyż pozwalają wykorzystać unikalny sprzęt i wiedzę, którą posiadamy do bezpośrednich zastosowań praktycznych jednak moim głównym obszarem zainteresowań jest praca badawcza w zakresie nauk podstawowych.  Gdyby było inaczej prowadziłbym raczej firmę, a nie pracował na Uniwersytecie. Jednak sprzęt do krystalografii, którym dysponujemy jest na tyle unikalny, że tylko duże firmy mogą pozwolić sobie na to, żeby go mieć. Dlatego realizujemy różne projekty od pomiarów krystalograficznych począwszy po złożone analizy by maksymalnie wykorzystać potencjał laboratorium.

Mogę jednak się pochwalić innym osiągnięciem. Proteinazy bakteryjne, które badałem okazały się mieć wysoką specyficzność substratową, a enzymy takie wykorzystuje się powszechnie w biologii molekularnej do odcinania metek fuzyjnych. Po zawarciu odpowiednich umów z Uniwersytetem Jagiellońskim opracowane przeze mnie specyficzne proteinazy bakteryjne sprzedają obecnie Fermentas (Thermo Scientific) i Sigma.

 

Ma pan z tego oprócz satysfakcji, korzyści?

Długotrwałych korzyści nie. Uniwersytet jednorazowo sprzedał pakiet własności intelektualnej. To było dobre doświadczenie. Jestem z tego bardzo zadowolony. To jest duża satysfakcja dla mnie. W Polsce nie był to jednak jakiś spektakularny sukces.

 

Ale przecież Fermentas był swego czasu największym światowym producentem enzymów restrykcyjnych. Dlaczego nie uważa pan tego za sukces?

Miałem na myśli sukces komercyjny. Jest tysiące przykładów komercyjnych ze świata, które są dużo większe. Mój ojciec, który jest profesorem na Uniwersytecie Jagiellońskim, zawsze interesował się też komercyjną częścią badań. Jest przecież jednym ze współzałożycieli BioCentrum i jednym z akcjonariuszy Selvity. Jakąś tam żyłkę do biznesu po nim przejąłem ale jednak bardziej czuję się naukowcem. Co nie znaczy, że naukowiec musi robić tylko badania podstawowe rozumiane jako badania dla samych badań. Przecież zawsze można patrzeć przy okazji na to czy wyniki naszych badań przypadkiem do czegoś się nie przydadzą. Tak było np. w przypadku proteinaz bakteryjnych, o których rozmawialiśmy wcześniej.

 

Co w takim razie ma pan w planach na najbliższą przyszłość

Na razie chciałbym osiągnąć stabilizację w tym sensie, żeby mieć stabilne finansowanie, stabilne miejsce, w sensie laboratorium i grupy badawczej no i to poniekąd właśnie jestem na takim etapie. Oczywiście dalsza realizacja projektów, o których wspominałem. Jeden z tych projektów jest całkiem nowy, wydaje mi się bardzo interesujący i dosyć przyszłościowy. Być może będę się starał, aby nawiązać współpracę z ludźmi, którzy są zainteresowani tymi kinazami w projektach rozwojowych. Stanowiłoby to bardzo ciekawe rozszerzenie badań.

Mam też w planach zająć się dalej aptamerami ponieważ w mojej opinii aptamery będą stanowić uzupełnienie przeciwciał ze względu na swoje właściwości. Jest już jeden lek na rynku na bazie aptameru zatem to gałąź przyszłościowa i obiecująca. W odróżnieniu od niehumanizowanych przeciwciał aptamery nie są immunogenne, co jest dla nich dużym plusem.

 

Czeka zatem pana sporo pracy.

Postęp w biotechnologii jest niesamowity i czasem trudno za wszystkim nadążyć. Jeszcze 10 lat temu sekwencjonowanie genomu człowieka uważano za niesamowite przedsięwzięcie. Teraz widać iż w przyszłości nawet tak złożone projekty staną się rutynowe.  Obecnie wiele rzeczy jest szalenie ciekawych ale trzeba subiektywnie decydować czym się zająć. A czy efekt rozwinie się w coś użytecznego często pozostaje zagadką zwłaszcza przy tempie obecnych zmian w nauce. Ja bardzo żałuję, że się nie da robić wszystkiego na raz. Bardzo chciałbym zająć się jeszcze co najmniej dwudziestoma innymi tematami.

 

I to będzie tytuł naszego wywiadu… Dziękuję panu bardzo za rozmowę.

Źródła

rozmawiał Tomasz Sznerch
pomoc w redakcji Anna Krawiec

KOMENTARZE
news

<Listopad 2019>

pnwtśrczptsbnd
28
30
31
1
2
3
4
7
MEDmeetsTECH
2019-11-07 do 2019-11-07
9
40. Kongres i Targi LNE
2019-11-09 do 2019-11-10
10
11
15
16
17
22
24
27
28
Warsaw FOODHATON 2019
2019-11-28 do 2019-11-28
29
30
1
Newsletter