Nauki ścisłe [2022-06-10]

Wschodzący talent światowej nauki

— Żaneta Kopczyńska

Dr Karolina Mikulska-Rumińska z Instytutu Fizyki UMK została stypendystką międzynarodowego programu For Woman in Science. Fundacja L'Oréal i UNESCO przyznały jej nagrodę International Rising Talent za pracę dotyczącą obumierania komórek – to kluczowe zagadnienie dla opracowania sposobów leczenia chorób nowotworowych czy schorzeń neurodegeneracyjnych.

UNESCO podaje, że w naukowym świecie kobiet jest dwa razy mniej niż mężczyzn, tylko 14 proc. wyższych stanowisk akademickich w Europie zajmują panie, a wśród osób nagrodzonych Noblem jest ich jeszcze mniej, bo zaledwie 4 proc. Zrodził się więc pomysł, by promować i wspierać pracę badawczą kobiet, a co za tym idzie - zwiększać ich reprezentację w życiu naukowym i przyczyniać się do pełniejszego rozwoju nauki.

Największe kobiece umysły

Od 1998 r. służy temu program For Woman in Science. Powstał we Francji – ojczyźnie firmy L'Oréal, która nawiązała współpracę w tym zakresie z Organizacją Narodów Zjednoczonych do Spraw Oświaty, Nauki i Kultury. Dzisiaj to już cała globalna struktura: Fundacja L'Oréal i UNESCO prowadzą programy krajowe i regionalne, które każdego roku w 118 państwach wybierają łącznie 250 stypendystek – najbardziej obiecujących naukowczyń, reprezentujących szereg różnorodnych dyscyplin. Polska w tej inicjatywie bierze udział od 2001 r. – do tej pory w naszym kraju nagrodzono 111 kobiet. W ostatniej, 21. edycji, w gronie sześciu wybitnych kobiecych umysłów znalazła się dr Karolina Mikulska-Rumińska z Katedry Biofizyki w Instytucie Fizyki UMK.

Stypendystki programów krajowych biorą udział w kolejnym z przedsięwzięć L'Oréal i UNESCO - International Rising Talent, w którym wyróżnia się każdego roku najbardziej obiecujące badaczki na świecie. To właśnie w tym zaszczytnym gronie znalazła się dr Mikulska-Rumińska – jako jedna z 15 najlepszych na świecie (w tym pięciu Europejek). W historii programu laureatkami zostały zaledwie trzy Polki: dr hab. Bernadeta Szewczyk w 2016 r., dr hab. Joanna Sułkowska w 2017 r. oraz dr Agnieszka Gajewicz w 2018 r.

Jest też trzecie wyróżnienie L'Oréal UNESCO Award, przyznawane pięciu uznanym już badaczkom, których odkrycia "dostarczają odpowiedzi na kluczowe problemy ludzkości" – spośród nich wyłoniono już trzy laureatki Nagrody Nobla.

Komórka chce nieśmiertelności

Jury doceniło i dostrzegło naukową działalność dr Karoliny Mikulskiej Rumińskiej, którą w ostatniej edycji obwołało "międzynarodowym wschodzącym talentem". Jej badania nad zrozumieniem mechanizmów prowadzących do obumierania komórek uznano za bardzo obiecujące – są bowiem kluczowe dla opracowania terapii chorób nowotworowych czy schorzeń neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera, Parkinsona i Huntingtona.

Do śmierci komórek może dochodzić w dwojaki sposób. Po pierwsze: przypadkowo czy też patologicznie, np. przez oparzenia, odmrożenia, skaleczenia lub stany zapalne. Po drugie zaś - w sposób naturalny, ale ściśle kontrolowany przez nasz organizm. Każdego dnia w naszych organizmach "ginie" w ten sposób nawet 100 mld komórek – tłumaczy dr Karolina Mikulska-Rumińska. – Każda z komórek dzieli się, a gdy osiągnie określoną liczbę podziałów – czyli średnio 50, co nazywamy limitem Hayflicka, rozpoczyna proces obumierania.

Nie zawsze tak się jednak dzieje.

- Czasami komórka "nie chce" umrzeć, nie popełnia "honorowego samobójstwa". Staje się nieśmiertelna i wciąż się dzieli – mówi dr Mikulska-Rumińska. – I wtedy mamy problem, ponieważ prowadzi to do rozwoju chorób nowotworowych.

Jedna z wielu śmierci

Naturalnych, regulowanych przez nasz organizm, sposobów śmierci komórki jest kilkanaście. Naszą laureatkę interesuje zaś jedna konkretna – ferroptoza. To proces silnie związany z żelazem, stąd też zresztą pochodzi jego nazwa - od greckiego ptosis, oznaczającego upadek i łacińskiego ferrum – żelazo. Zjawisko to naukowcy odkryli ledwie 10 lat temu, a dr Mikulska-Rumińska zaczęła je zgłębiać w 2016 r., wykorzystując do tego narzędzia biofizyki molekularnej. Głównym celem jej badań jest bowiem poznanie podstaw molekularnych procesu.

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 Mikulska-Rumińska.

Badania wskazują, że farmakologiczne wywoływanie ferroptozy ma potencjał w terapii nowotworowej, zaś jej tłumienie może być wykorzystane do hamowania chorób neurodegeneracyjnych, m.in. choroby Parkinsona, Alzheimera, Huntingtona. Ferroptoza jest również powiązana z sepsą, chorobami nerek i astmą. Dlatego też, oprócz zrozumienia podstaw molekularnych procesu ferroptozy, jednym z interesujących dr Mikulską-Rumińską zagadnień jest zahamowanie tego procesu.

- Ferroptoza ma związek z gromadzeniem się dużej ilości nadtlenków lipidów, które doprowadzają do masowej peroksydacji lipidów, a w efekcie do uszkodzenia błony komórkowej. Są one produkowane przez lipooksygenazy, białka zawierające centrum katalityczne z jonem żelaza - to właśnie ta rodzina białek jest głównym obiektem moich badań – tłumaczy dr Mikulska-Rumińska.

Naszej laureatce już udało się pokazać, gdzie znajdują się "wejścia" i "wyjścia" prowadzące do miejsc, w których tworzą się rodniki kwasów tłuszczowych w lipooksygenazach oraz które elementy tych białek są kluczowe dla powstawania toksycznych produktów. Dr Mikulska-Rumińska w swoich badaniach wykazała, że do rozpoczęcia produkcji rodników kwasów tłuszczowych, które doprowadzają do uszkodzenia błony komórkowej w procesie ferroptozy, niezbędne jest połączenie lipooksygenazy z białkiem PEBP1. Odkryła też, w jaki sposób proces ferroptozy jest hamowany przez najbardziej znany inhibitor ferroptozy-ferrostatynę-1, białko fosfolipazę iPLA2β czy tlenek azotu (NO).

- Pokazaliśmy również, że tlenek azotu jest w stanie zahamować proces ferroptozy. W reakcji katalitycznej, która zachodzi w lipooksygenazach, potrzebny jest m.in. tlen. Jest on przyłączany do lipidów i wtedy właśnie powstają toksyczne produkty – tłumaczy dr Mikulska-Rumińska. – Co ważne, tlenek azotu współzawodniczy z tlenem – w takiej sytuacji nie może dojść do tradycyjnej reakcji katalitycznej, czyli nie są produkowane szkodliwe produkty reakcji.

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, nawet dwukrotnie, w "Nature Chemical Biology" oraz "Journal of Clinical Investigation".

Nauka, kobiety i Paryż

Tegoroczna edycja For Woman in Science będzie wyjątkowa. Do Paryża zjadą bowiem nie tylko tegoroczne laureatki International Rising Talent oraz L'Oréal UNESCO Award – przez pandemię Covid-19 nie mogły odbyć się ostatnie gale, dlatego w wydarzeniu wezmą też udział laureatki poprzednich dwóch edycji. Uczestniczki czekają spotkania z mediami, szkolenia, wykłady i dyskusje. Każda z nich będzie również miała okazję wystąpić i opowiedzieć o swoich badaniach oraz naukowych zainteresowaniach szerokiemu gronu odbiorców. W uroczystej gali ma wziąć udział ponad 700 gości: naukowców, ludzi biznesu i przemysłu, mediów i interesantów.

Nie ukrywam, że bardzo cieszę się z wyróżnienia, z tego, że znalazłam się w grupie tak znakomitych badaczek z całego świata – mówi dr Mikulska-Rumińska. – To ogromne wyróżnienie i docenienie efektów mojej pracy oraz wyników badań. Stypendium daje unikatową szansę na nawiązanie międzynarodowych kontaktów i odbycie specjalnie przygotowanych szkoleń.

Dr Mikulska-Rumińska wyjeżdża do Francji już 17 czerwca na szkolenia, samą zaś galę wręczenia nagród zaplanowano na 23 czerwca w paryskiej siedzibie UNESCO.

Dr 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 ponad 20 publikacji naukowych. Ostanie sześć lat poświeciła na intensywne badania procesu ferroptozy.