Dr inż. Anna Drzazga z Instytutu Biotechnologii Molekularnej i Przemysłowej Wydziału Biotechnologii i Nauk o Żywności realizuje projekt badawczy finansowany w ramach grantu NCN Sonatina. Badania skupiają się na charakterystyce wybranych lipidów dostępnych w diecie oraz produkowanych przez bakterie komensalne jelita (red. chronice przed działaniem bakterii chorobotwórczych) jako aktywne biologicznie cząsteczki, zdolne do regulacji metabolizmu węglowodanów, co potencjalnie mogłoby mieć zastosowanie w dietoprofilaktyce cukrzycy.
W ramach grantu zatytułowanego Dieta i ludzki mikrobiom jelitowy jako źródła N-acylowanych amin będących ligandami receptorów GPCR dr inż. Anna Drzazga odbyła półroczny staż w Instytucie Biomedycyny na Uniwersytecie Kopenhaskim, a obecnie kontynuuje współpracę z tym renomowanym ośrodkiem naukowym, uczestnicząc w pracach badawczych z pogranicza biotechnologii, farmakologii i nauk o żywności.
Autorka projektu mówi o badaniach finansowanych przez NCN i prowadzonych w duńskiej uczelni.
dr inż. Anna Drzazga
foto: arch. prywatne
Cukrzyca - pandemia XXI wieku
Dane Międzynarodowej Federacji Diabetologicznej z 2021 r. wskazują, że na cukrzycę choruje ponad 530 milionów ludzi, w tym 2,5 miliona Polaków. Mało optymistyczne są także przewidywania co do możliwości spowolnienia dalszego rozwoju tej pandemii XXI wieku co najmniej przez najbliższe 20 lat. Istnieje zatem pilna potrzeba opracowania nowych strategii wczesnego wykrywania i leczenia cukrzycy oraz identyfikacji bioaktywnych składników diety, które regulują metabolizm glukozy i stymulują wydzielanie insuliny.
Rola NAA w poszukiwaniu nowych strategii przeciwcukrzycowych
Badania prowadzone w ramach grantu Sonatina mają na celu ocenę potencjalnych właściwości przeciwcukrzycowych N-acylowanych amin (NAA) jako substancji zdolnych do regulacji homeostazy glukozy przez aktywację pewnych białek znanych jako receptory sprzężone z białkiem G (GPCR).
Niedawno odkryto, że NAA produkowane przez bakterie ludzkiego mikrobiomu zasiedlającego przewód pokarmowy, są w stanie aktywować jedno z tych białek - receptor GPR119. Obecnie jest on postrzegany jako jeden z głównych celów terapeutycznych w poszukiwaniu nowych strategii przeciwcukrzycowych. Aktywacja GPR119 wiąże się m.in. ze stymulacją wydzielania insuliny oraz obniżeniem poziomu glukozy we krwi.
NAA stanowią obszerną, zróżnicowaną funkcjonalnie klasę cząsteczek sygnałowych produkowanych przez bakterie stanowiące mikrobiotę jelitową, ale niezależnie obecnych także w jadalnych olejach (m.in. oliwa, olej rzepakowy). Pod względem budowy chemicznej NAA przypominają inne, endogenne związki chemiczne aktywujące receptor GPR119 – oleoiloetanoloamid (OEA) i 2-oleoiloglicerol (2-OG).
Warto podkreślić, że wcześniejsze badania dr Drzazgi pozwoliły stwierdzić, iż lizofosfatydylocholiny (LPC), mają zdolność aktywacji receptora GPR119 oraz dwóch innych receptorów - GPR40 i GPR55, które wspólnie pośredniczą w modulacji sekrecji insuliny w warunkach wysokiego stężenia glukozy (GSIS). Te wyniki pozwoliły postawić hipotezę, że NAA również mogą aktywować więcej niż jeden receptor zaangażowany w utrzymywanie homeostazy węglowodanów.
Nadrzędnym celem projektu było potwierdzenie hipotezy dotyczącej aktywności NAA produkowanych przez bakterie komensalne oraz dostępnych w diecie względem szerszej grupy receptorów (nie tylko GPR119). Cel ten w toku realizacji projektu został już w znacznym stopniu zrealizowany przez oznaczenie zawartości zróżnicowanych strukturalnie NAA w olejach jadalnych oraz produkowanych przez bakterie jelitowe.
Ten etap projektu przeprowadzono we współpracy z prof. Przemysławem Bernatem z Katedry Mikrobiologii Przemysłowej i Biotechnologii UŁ oraz prof. Adrianą Nowak z Katedry Biotechnologii Środowiskowej PŁ.
Kolejny etap, czyli badania na zwierzęcych i ludzkich liniach komórkowych reprezentujących komórki β trzustki, produkujące insulinę, i komórki L jelita, produkujące glukagonopodobny peptyd 1 (GLP-1) były realizowane w macierzystym Instytucie w PŁ.
Współpraca z duńską uczelnią
Istotnym elementem grantu Sonatina był półroczny staż zagraniczny w Instytucie Nauk Biomedycznych Uniwersytetu Kopenhaskiego w Zespole prof. Mette Rosenkilde, w którym pracują najlepsi na świecie specjaliści w dziedzinie receptorów GPCR i ich zaangażowania w regulację procesów metabolicznych. Ze względu na kolejne fale pandemii COVID-19 wyjazd do Kopenhagi był kilkukrotnie przesuwany, ale w marcu 2022 roku wyjazd do Danii stał się faktem.
Staż nie tylko pozwolił na poszerzenie wachlarza stosowanych metod badawczych, ale dał podstawy do dalszej długotrwałej współpracy. Więź dodatkowo zacieśniają wspólnie przygotowywane publikacje oraz nadchodząca konferencja stowarzyszenia ERNEST (the European Research Network for Signal Transduction), dedykowana strukturze i funkcji receptorów GPCR, która odbędzie się na początku maja 2023 w Grecji, a na której zaprezentowane zostaną wyniki badań prowadzonych zarówno na Uniwersytecie Kopenhaskim, jak i w Politechnice Łódzkiej.
Obecnie kontynuowane w Danii badania, oprócz dalszej pracy nad realizacją grantu Sonatina poświęcone są receptorom lipidowym i wirusowym. Stosowane zaawansowane metody badawcze służą m. in. oznaczaniu szlaków sygnałowych powiązanych z różnymi białkami G w czasie rzeczywistym, monitorowaniu internalizacji receptorów zależnej i niezależnej od β-arestyn, identyfikacji powinowactwa ligandów względem receptorów błonowych przy zastosowaniu ligandów znakowanych radioaktywnie, tworzeniu linii komórkowych wykazujących ekspresję pojedynczego receptora lub kilku receptorów w różnych proporcjach itp. Z kolei do prowadzonych również badań ex vivo wykorzystywane są tkanki pobrane od zwierząt (np. mysie wysepki trzustkowe). Wyniki prowadzonych eksperymentów nie tylko dopełniają obraz aktywności biologicznej NAA dostępnych w diecie jako cząsteczek regulujących metabolizm węglowodanów, ale także wnoszą wiele nowych informacji o farmakologii interakcji tych związków z receptorami błonowymi.
Dr inż. Anna Drzazga obroniła rozprawę doktorską w 2018 r. na Wydziale BiNoŻ. Jeszcze podczas studiów doktoranckich dr Drzazga uczestniczyła w wymianach międzynarodowych w Portugalii (Uniwersytet Beira Interior, Covilhã) i w Szwecji (Centrum Biomedyczne Uniwersytetu Uppsala, Uppsala). Obecnie przebywa na stażu naukowym w Instytucie Nauk Biomedycznych Uniwersytetu Kopenhaskiego w Danii.
