Nauki ścisłe [2023-06-28]

Przełomowe odkrycie nadzieją dla chorych

— Redakcja

Multidyscyplinarny zespół naukowców, w skład którego wchodzi dr hab. Karolina Mikulska-Rumińska z Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UMK, zidentyfikował dwa nowe inhibitory hamujące proces ferroptozy, czyli kontrolowanej śmierci komórki.

Wyniki badań ukazały się w prestiżowym czasopiśmie "Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America" (PNAS).

Ferroptoza jest formą regulowanej śmierci komórki, która charakteryzuje się rosnącym poziomem nadtlenków lipidów. W procesie tym wolne rodniki "kradną" elektrony z lipidów, powodując uszkodzenia błon lipidowych, co w efekcie prowadzi do śmierci komórki. Mechanizm ten został zidentyfikowany jako mechanizm śmierci komórek w chorobach Parkinsona i Huntingtona oraz sepsie. Odgrywa również istotną rolę w leczeniu nowotworów i może przyczyniać się do degradacji tkanki w urazie mózgu, chorobach nerek i astmie.

Mechanizmy zachodzące podczas śmierci komórki w wyniku ferroptozy wciąż nie są do końca znane, pozostając tajemnicą dla badaczy. Ich poznanie jest kluczowe do zidentyfikowania nowych rozwiązań, które w efekcie mogą doprowadzić do leczenia chorób nowotworowych bądź neurodegeneracyjnych – tłumaczy dr hab. Mikulska-Rumińska z Katedry Biofizyki Instytutu Fizyki UMK.

Zespół naukowców, w którym się znalazła, zaprojektował, zsyntetyzował i przetestował grupę 26 związków chemicznych przy użyciu modeli biochemicznych, molekularnych i biologii komórkowej, a także badań lipidomicznych i modelowania komputerowego. Doprowadziło to do odkrycia dwóch związków: FerroLOXIN-1 i 2, które skutecznie potrafiły zahamować proces ferroptozy bez wpływu na biosyntezę pro-/przeciwzapalnych mediatorów lipidowych wykorzystywanych przez układ odpornościowy.

Zaproponowana przez uczonych strategia może zostać dostosowana do projektowania dodatkowych bibliotek chemicznych w celu odkrycia nowych metod terapeutycznych ukierunkowanych na ferroptozę.

Wyniki badań dotyczące tego zagadnienia zostały opisane w artykule The discovery of selective antiferroptotic inhibitors, another groundbreaking study on regulated cell death na łamach "Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America" (2023). Badania miały m.in. wsparcie finansowe Narodowego Centrum Nauki oraz National Institutes of Health (NIH).

Toruńska badaczka procesem ferroptozy zajmuje się od 2016 r., samo zjawisko zostało odkryte niewiele ponad dekadę temu. Pierwsze przełomowe wyniki badaczki wraz ze współpracownikami opublikowano już w 2017 r., m.in. w prestiżowym czasopiśmie "Cell". Następnie o odkryciach toruńskiej biofizyczki przeczytać można było też w "Nature Chemical Biology" oraz "Journal of Clinical Investigation".

Dr hab. Karolina Mikulska-Rumińska ukończyła studia licencjackie i magisterskie na kierunku fizyka medyczna na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. W 2014 r. obroniła z wyróżnieniem doktorat z biofizyki.

W czasie studiów doktorskich odbyła dwa staże naukowe: w firmie farmaceutycznej ADAMED oraz jako beneficjentka europejskiego stypendium Sciex-NMSch - w Laboratory of Physics of Living Matter na politechnice École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) w Szwajcarii. W tym czasie uzyskała również grant PRELUDIUM3 finansowany przez Narodowe Centrum Nauki (NCN) oraz została zatrudniona jako asystentka na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UMK.

W 2016 r. rozpoczęła 2,5-letni staż podoktorski w School of Medicine na Uniwersytecie w Pittsburghu (USA) pod opieką prof. Ivet Bahar, gdzie m.in. uczestniczyła w projektach National Institute of Health (NIH). Po powrocie do Polski awansowała na stanowisko adiunkta oraz uzyskała grant Narodowego Centrum Nauki SONATA15.

Jest autorką 30 publikacji naukowych, w tym wielu w prestiżowych międzynarodowych czasopismach. W 2021 r. trafiła do setki najbardziej inspirujących Polek według "Forbes Women" (w kategorii nauka), a w 2022 r. została stypendystką międzynarodowego programu For Woman in Science. Fundacja L'Oréal i UNESCO przyznały jej nagrodę International Rising Talent