Czy od zawsze wiedziałeś, że chcesz się rozwijać naukowo? Czy może pomysł na kontynuację studiów pojawił się w Twojej głowie stosunkowo niedawno?

Decyzja o kontynuowaniu nauki na doktoracie nie była dla mnie oczywista. W trakcie studiów starałem się brać udział w jak największej liczbie staży i praktyk w różnych zewnętrznych laboratoriach, żeby lepiej poznać realia pracy poza uczelnianą bańką. Wyszedłem też z założenia, że nie chcę się w drodze po dyplom „prześlizgnąć” przez studia, ale wykorzystać jak najlepiej możliwości, jakie daje uczelnia. W ramach wymiany studenckiej wyjechałem na uniwersytet w Finlandii, ale też zrealizowałem grant badawczy, brałem udział w konferencjach i pomagałem w projektach naukowych. Myślę, że dzięki takiej eksploracji poznałem poniekąd realia pracy zarówno na uczelni, jak i poza nią. Duży wpływ na moją decyzję pozostania na uczelni miała praca pod kierunkiem dr Karoliny Matczak, gdzie nauczyłem się, jak należy planować eksperymenty i zrozumiałem, ile kreatywności wymaga praca badawcza.

Jak brzmi temat Twojej rozprawy doktorskiej? Był to samodzielny wybór, czy może ktoś z kadry akademickiej pomógł Ci się na niego zdecydować?

Temat mojej pracy to: „Dendrymery jako potencjalne nośniki substancji leczniczych”. W dobraniu odpowiedniego tematu bardzo pomogła mi moja promotor dr hab. Katarzyna Miłowska, prof. UŁ. Pani Profesor ma duże doświadczenie w tej dziedzinie, jest otwarta na różne rozwiązania badawcze i zawsze mogę liczyć na jej pomoc. Myślę, że miałem dużo szczęścia, bo znalazłem się w środowisku, gdzie w miłej atmosferze mogę rozwijać się naukowo.

Czy uważasz, że temat dendrymerów pozostaje wciąż zagadką? Myślisz, że jest jeszcze wiele do odkrycia na tym polu?

Jak często bywa w nauce, znalezienie odpowiedzi na jedno pytanie – rozwiązanie zagadki – pomnaża najczęściej ilość pytań, które możemy zadać. Odkrycie dendrymerów nie jest wyjątkiem. Dendrymery są cząstkami o masie i strukturze podobnej do tych obserwowanych w układach biologicznych. Spojrzenie na nie przez ten pryzmat pozwala zrozumieć, jak wiele możliwości daje zaprojektowanie nanocząstki zdolnej do mimikry białka o właściwościach dopasowanych do zadania, jakie sobie obraliśmy. Ponieważ dendrymery są tak wysoce modyfikowalne, wytrzymałe, posiadają zdolność do transportu związków, wielu naukowców dostrzega ich potencjał wdrożeniowy w swojej dziedzinie. Oczywiście odnalezienie odpowiedniej cząstki spełniającej wszystkie wymagania nie jest proste i wiąże się z dużą ilością badań, eksperymentów i ekspertyz naukowych z różnych dziedzin.

Dlaczego dendrymery są uważane za tak świetne nośniki leków?

Bardzo wiele właściwości dendrymerów sprawia, że wydają się idealnym materiałem do zastosowań farmaceutycznych. Są wysoce modyfikowalne, a zatem dają dużo możliwości zaprojektowania struktury niosącej konkretny związek biologicznie czynny. Cząsteczki terapeutyku mogą być sprzężone z grupą powierzchniową lub micelarnie uwięzione w wolnych przestrzeniach wewnątrz dendrymeru. Ponadto istnieje możliwość wprowadzania wielu modyfikacji grup powierzchniowych. Częstą modyfikacją jest przyłączenie glikolu polietylenowego (PEG) w celu zmiany ich ładunku powierzchniowego, zmniejszenia cytotoksyczności i hemotoksyczności, wydłużenia czasu utrzymywania się w organizmie i podwyższenia obciążenia lekiem. Inną ważną cechą dendrymerów jest możliwość prezentacji na ich powierzchni struktur biologicznych, jak np. przeciwciała, co pozwala na ukierunkowanie kompleksów dendrymerów z lekami tak, aby dotarły do konkretnych tkanek. W efekcie dzięki zastosowaniu dendrymerów możliwe będzie wprowadzanie mniejszych dawek leków, spowolnienie ich uwalniania, niedopuszczanie do degradacji terapeutyków, zanim dostaną się do komórek docelowych, transportowanie różnych związków biologicznie czynnych przez jeden transporter i wysyłanie ich w miejsca, gdzie będą najbardziej skuteczne.

Pod jakim jeszcze kątem obecnie badane są dendrymery?

Dendrymery są szeroko badane jako nośniki leków i kwasów nukleinowych, środki diagnostyczne, kontrastowe, wysoce czułe sensory, substytuty krwi, substancje przeciwbakteryjne i przeciwwirusowe… Uczestnicząc w różnych konferencjach naukowych i czytając artykuły, odnoszę wrażenie, że naukowcy potrafią dostrzec potencjał dendrymerów w bardzo wielu dziedzinach.

Myślisz, że w przyszłości dendrymery będą powszechnie stosowane w medycynie? Czy znane są już przypadki wykorzystania tych cząsteczek do leczenia konkretnych chorób?

Obecnie na rynku są dostępne produkty oparte na dendrymerach i z pewnością w najbliższej przyszłości pojawi się ich więcej. Przykładem jest VivaGel BV stosowany w celu leczenia i łagodzenia objawów bakteryjnego zapalenia pochwy. Sprzedawane są również prezerwatywy powlekane VivaGel chroniące przed infekcjami przenoszonymi drogą płciową. Na całym świece trwa wiele badań w różnych fazach nad zastosowaniem skoniugowanych z dendrymerami terapeutyków. Między innymi w pierwszej fazie badań klinicznych jest skompleksowany z dendrymerami lek przeciwnowotworowy Docetaksel. Oprócz przenoszenia leków dendrymery są wykorzystywane jako środki diagnostyczne, dzięki łączeniu ich z przeciwciałami, fluoroforami i radioznakowanymi cząsteczkami. Szeroko w diagnostyce stosowane jest urządzenie Stratus, wykorzystujące dendrymery skompleksowane z przeciwciałami w celu ilościowego oznaczania biomarkerów chorób sercowych.

Jaki jest cel Twoich badań i jakie metody będziesz stosował?

Moja praca jest składową większej całości – projektu międzynarodowego pt. „Transfer nanocząstek przez barierę śródbłonkową” o akronimie NanoTENDO. Głównym celem tego projektu jest zbadanie możliwości przenoszenia za pośrednictwem różnych nanocząstek (nie tylko dendrymerów) i substancji leczniczych przez barierę krew-mózg. Dostarczanie leków w konwencjonalny sposób do mózgu jest utrudnione, ponieważ duża skuteczność bariery krew-mózg w zatrzymywaniu ksenobiotyków przed wejściem do ośrodkowego układu nerwowego sprawia, że stosowane leki są identyfikowane jako substancje niepożądane i zatrzymywane, tym samym osłabiając skuteczność terapii. Pokonanie tej bariery przez zastosowanie nanocząstek pozwoliłoby na skuteczne dostarczanie leków i kwasów nukleinowych skierowanych przeciwko chorobom neurodegeneracyjnym, takim jak choroba Alzheimera czy udar mózgu.

Moje badania skupiają się na biofizycznej charakterystyce dendrymerów karbokrzemowych i ich kompleksów z wcześniej wspomnianymi terapeutykami, czyli lekami oraz siRNA skierowanymi przeciwko chorobom neurodegeneracyjnym, a także interakcji tych nanostruktur z komórkami śródbłonka naczyń włosowatych mózgu. Ponieważ badania są zakrojone na tak szeroką skalę, liczba stosowanych metod też jest bardzo duża. Wśród nich mogę wyróżnić: dichroizm kołowy, fluorymetrię, elektroforezę, ocenę cytotoksyczności i hemotoksyczności metodami spektrofotometrycznymi czy badanie integralności bariery poprzez pomiar impedancji.

Niedawno wróciłeś ze stażu w Hiszpanii, gdzie także zajmowałeś się analizą dendrymerów. Mógłbyś opowiedzieć, czego konkretnie dotyczyły te badania i co udało Ci się osiągnąć podczas tego wyjazdu?

Mój staż miał dokładnie miejsce w Katedrze Chemii Organicznej i Nieorganicznej Uniwersytetu Alcalá de Henares w Hiszpanii. To miejsce syntezy dendrymerów i innych nanocząstek badanych w projekcie NanoTENDO. Nauczyłem się od strony teoretycznej i praktycznej, jak wygląda synteza nanocząstek oraz ich koniugacja (łączenie) z lekami. Ponieważ syntezą dendrymerów można precyzyjnie manipulować (zarówno ich masą cząsteczkową, jak i składem chemicznym),  możliwe jest otrzymanie dendrymerów o określonej biokompatybilności i farmakokinetyce, co jest kluczowe do spełnienia założeń projektu. Oczywiście oprócz wiedzy udało się nam również przywieźć wysyntetyzowane nanocząstki do dalszych badań na Uniwersytecie Łódzkim.

Czy w laboratorium w Hiszpanii ogólna specyfika pracy i procedury badań istotnie różnią się od tych stosowanych w Polsce?

Sam fakt pracy w laboratorium chemicznym był dla mnie nowym przeżyciem. Naturalnie poza stosowanymi technikami są też różnice w organizacji pracy, przebiegu konferencji naukowych czy sposobach integracji, jak np. rozgrywki w piłkę nożną między pracownikami sąsiadujących laboratoriów.

Czy jest jeszcze jakaś tematyka z zakresu biotechnologii, która szczególnie Cię interesuje?

Projektowanie leków, ich nośników, opracowywanie metod diagnostycznych, szlaki metaboliczne, zmiany genetyczne i generalnie wszystkie molekularne procesy zachodzące w komórkach są szalenie ciekawe, ale trzeba subiektywnie ukierunkować swoją uwagę. Ponieważ dendrymery mają tak szeroką gamę zastosowań, wierzę, że będę mógł uczyć się z bardzo wielu dziedzin nauki i poznać duże spektrum metod badawczych.

Masz już sprecyzowane plany, czym będziesz chciał się zajmować po ukończeniu doktoratu? Myślisz o kontynuacji nauki i uzyskaniu tytułu profesora, czy może w Twojej głowie pojawiła się zupełnie inna wizja przyszłości?

Obecnie nie mam tak dalekosiężnych planów. Mam jeszcze dużo do odkrycia. Dopiero wchodzę w świat dydaktyki i pracy ze studentami, obserwuję, na czym polega praca moich kolegów i koleżanek z laboratorium. Myślę, że mój plan na przyszłość z czasem się wyklaruje. Niezależnie od tego, czy zdecyduję się starać, aby pozostać na uczelni, jestem przekonany, że podjąłem dobrą decyzję, wybierając studia doktoranckie w tak zajmującej tematyce.