Historie ERBN – Słodkie rozwiązanie problemu wykrywania chorób
Badania prowadzone w Instytucie Chemii Słowackiej Akademii Nauk przez Jána Tkáča łączą glikomikę – badania cukrów w organizmach – z czujnikami biochipowymi na bazie nanocząsteczek i nanorurek. Złożoność cząsteczek cukrów – jak twierdzi naukowiec – wstrzymywała jak do tej pory rozwój glikomiki, ale obecnie jest to jedna z najszybciej rozwijających się gałęzi nauki. "To ważne badanie tym bardziej, że dysponujemy rosnącą liczbą dowodów na to, że gilkany stanowią istotny element różnych aspektów fizjologii i patologii komórek", tłumaczy dr Tkáč. "Tutaj w Instytucie cieszymy się ze stypendium ERBN, ponieważ po mile widzianej inwestycji unijnej w infrastrukturę, ten pięcioletni grant na przełomowe badania zapewnia nam długofalową stabilność, której potrzebujemy, aby budować zespół młodych naukowców i osiągnąć prawdziwą doskonałość w glikomice". Dzięki przyznanemu grantowi ERBN, dr Tkáč zatrudnia obecnie w swoim zespole badawczym czterech doktorantów i jednego naukowca ze stopniem doktora. Biochipy do wczesnego ostrzegania W ramach projektu ELENA, zespół Jána Tkáča opracowuje innowacyjne biochipy, potrafiące wykrywać zmiany "glikozylacji" glikanów przyłączonych do białek lub innych cząstek organicznych, co może wskazywać na obecność chorób, na przykład raka. Baza typowego biochipa ELENA to pokryty złotem szklany substrat. Następnie na powierzchni złota umieszczane są nanocząsteczki, a potem warstwa lektyny (glikan rozpoznający białka). Wreszcie na lektynę nakładana jest warstwa glikoproteiny po inkubacji z próbką. Interakcje warstw lektyny i glikoproteiny są wykrywalne na podstawie zmian rezystywności elektrycznej biochipa. "Zaletą nanocząsteczek jest ich wielkość", wyjaśnia dr Tkáč. "Są odpowiednio małe, dzięki czemu możemy zbadać interakcje zachodzące na poziomie komórkowym i cząsteczkowym oraz znacząco rozszerzyć granice wykrywalności". "Pierwsze nano-biochipy ELENA są faktycznie od miliona do miliarda razy czulsze w porównaniu do najnowszych biochipów fluorescencyjnych. To pozwala na szybsze wykrycie choroby i zwiększa szansę jej skutecznego wyleczenia w przyszłości", zauważa. "Wysoka czułość oznacza, że biochipy mogą być małe, co otwiera możliwości przeprowadzania pomiarów in vivo – w perspektywie wraz z umieszczeniem biochipa w pacjencie. Technologia ma wiele do zaoferowania w walce z chorobami, które dobrze się maskują – takimi jak różne postaci nowotworów – utrudniając komórkom naszego organizmu wykrycie i pokonanie ich." Obok szybszego i czulszego wykrywania, projekt ELENA stawia sobie za cel precyzyjniejsze nano-biochipy. W aktualnych metodach laboratoryjnych wykorzystuje się "znaczniki" do wykrywania interakcji – takie jak barwniki fluorescencyjne. Ale takie "znaczniki" mogą wywierać wpływ na najbliższe otoczenie i zmieniać właściwości białek i cząsteczek glikanów, dając w niektórych przypadkach wynik fałszywy. "Dzięki śledzeniu interakcji metodą pomiaru zmian rezystywności elektrycznej, nasza technologia jest wolna od "znaczników". Oznacza to, że możemy zachować bardziej naturalną formę interakcji, zbliżoną do tej zachodzącej w organizmie, co nie tylko przyspieszy i zwiększy czułość pomiarów i diagnostyki, ale również uczyni ją bardziej trafną", tłumaczy dr Tkáč. Jeżeli chodzi o środowisko badawcze na Słowacji, to jego sytuacja poprawia się dzięki światowej klasy infrastrukturze – jak zauważa, wyrażając przekonanie, że ten fakt w połączeniu z grantami ERBN może ograniczyć drenaż mózgów i przyciągnąć wysoko wykwalifikowanych ludzi do uprawiania nauki na Słowacji. - Źródło: dr Ján Tkáč - Koordynator projektu: Instytut Chemii, Słowacka Akademia Nauk - Tytuł projektu: Integracja LEktyny elektrochemicznej i biochipów glikanowych z nanostrukturami - Akronim projektu: ELENA - strona internetowa projektu ELENA - Siódmy program ramowy (7RP) (Nabór wniosków do ERBN): Grant dla początkujących naukowców 2012 - Finansowanie przez KE: 1 155 970 EUR - Czas trwania projektu: 5 lat