Realizowane projekty

Celem projektu jest ocena roli białek szkieletu jądrowego w epigenetycznej kontroli transkrypcji i organizacji chromatyny modulowanej stresem temperaturowym. Badania prowadzone są z zastosowaniem takich technik biologii molekularnej komórki, jak: hodowle komórkowe Kc i S2, knock-down oraz knock-out, krzyżówki muszki owocowej typu knock-in oraz knock-out, IP ze spektroskopią masową, RNAseq, ChIP, RT-qPCR i mikroskopia fluorescencyjna i wysokorozdzielcza. Projekt realizowany we współpracy międzynarodowej (prof. Y.Gruenbaum, Hebrew University, Israel).



Progeria typu Hutchisona-Gilforda jest chorobą rzadką i należy do grupy chorób genetycznych określanych wspólną nazwą jako laminopatie. Jest to grupa chorób rzadkich o podłożu genetycznym związana z mutacjami w genie LMNA kodującym laminę A i laminę C oraz mutacjami w genach białek związanych z tzw. blaszką jądrową (np. gen EMD kodujący emerynę a mutacje powodujące EDMD1). Jest to bardzo heterogenna grupa chorób, których wspólnym mianownikiem jest zmiana wzoru ekspresji genów, organizacji chromatyny, modulacji szlaków sygnalnych w rozwoju i tkankach dojrzałych oraz zmianami w mechanosignalingu. Dotychczas nie ma skutecznych leków na te choroby. Progeria typu HGPS jest najgroźniejszą i najszybciej dającą efekty letalne chorobą a mechanizm jest związany z pojawianiem się zmutowanej, dominującej formy laminy A o nazwie progeryna. Celem projektu jest przetestowanie nowej kombinacji leków oraz przetestowanie nowej metody terapii opartej na terapii genowej z zastosowaniem zaprojektowanego mikroRNA ukierunkowanego na progerynę – zmutowaną, dominującą formę laminy A której aktywność biologiczna jest przyczyną choroby.
Badania prowadzone są z zastosowaniem takich technik biologii molekularnej komórki jak: hodowle komórkowe (w tym od pacjentów z HGPS), indukowane komórki macierzyste – iPSC (kontrolne oraz od pacjentów z HGPS), transgeneza komórek od pacjentów i iPSC technikami transdukcji oraz Crispr/Cas, różnicowanie in vitro do lini mezodermalnych (mięśnie, kardiomiocyty, osteoblasty), analiza FACS, IP ze spektroskopią masową, RNAseq, ChIP, RT-qPCR i mikroskopia fluorescencyjna i wysokorozdzielcza. Projekt realizowany we współpracy międzynarodowej w ramach konsorcjum.



Dystrofia mięśniowa Emery'ego-Dreifussa typu 1 (EDMD1, OMIM 310300) to rzadka choroba genetyczna powodowana przez wiele różnych mutacji w genie EMD kodującym emerynę. Celem projektu, który jest obecnie realizowany w Pracowni Białek Jądrowych, jest określenie mechanizmu molekularnego powyższej choroby.
Dzięki współpracy z dr Agnieszką Madej-Pilarczyk z Zespołu Nerwowo-Mięśniowego Instytutu Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej im. M. Mossakowskiego PAN w Warszawie, dysponujemy fibroblastami od pacjentów cierpiących na EDMD1. Biopsje skóry od pacjentów zostały pobrane w trakcie operacji wymiany rozrusznika serca w Warszawie, a następnie
w Pracowni Białek Jądrowych zostały wyprowadzone linie komórkowe fibroblastów.
Objawy emerynopatii są najczęściej obserwowane w komórkach mięśniowych, również serca, co oznacza, że efekty mutacji są najbardziej kluczowe właśnie dla tych typów komórek. Dlatego też analizy mechanizmu molekularnego tej choroby powinny być przeprowadzane na tym właśnie typie komórek. Komórki mięśniowe wyprowadzone z biopsji od pacjentów mają niestety ograniczoną liczbę podziałów, co nie pozwala na przeprowadzenie kompleksowej analizy podłoża choroby, a wielokrotne biopsje mięśniowe od pacjentów nie są możliwe.
Jednakże linie komórkowe fibroblastów wyprowadzanych od pacjentów pozwalają na wygenerowanie z nich indukowanych komórek pluripotentnych (iPSCs) i następnie zróżnicowanie ich między innymi do mioblastów, miotub czy też kardiomiocytów, uzyskując w ten sposób materiał do badań podłoża i mechanizmu EDMD1. Zostały już wygenerowane indukowane komórki pluripotentne (iPSCs) z fibroblastów od czterech pacjentów cierpiących na EDMD1 oraz z fibroblastów kontrolnych, a następnie będą one różnicowane do mioblastów miotub oraz kardiomiocytów, które będą materiałem do dalszych badań nad mechanizmem molekularnym tej choroby. Projekt jest prowadzony we współpracy z dr Claudią Bearzi oraz dr Giovanną Lattanzi w laboratoriach Narodowej Rady Naukowej (CNR) w Mediolanie oraz w Bolonii we Włoszech.



Pracownia Białek Jądrowych specjalizuje się szczególnie w badaniach struktury i funkcji biologicznej lamin i białek oddziałujących z laminami takimi jak: LAP2, Emeryna, MAN1 (białka z domeną LEM), topoizomeraza II, nespryny, BAF, oraz białka remodelujące chromatynę. Badania prowadzone są na modelu linii komórkowych ssaczych (w tym komórek mięśniowych) i kręgowców oraz modelu zwierzęcym myszy i Xenopus.
W związku z badaniem lamin i białek z domeną LEM Pracownia zajmuje się problematyką związaną z chorobami genetycznymi człowieka powodowanymi przez mutacje w genach tych białek - laminopatiami.



Choroby genetyczne związane z genami lamin i białek z domeną LEM określa się wspólnie terminem: laminopatie lub enwelopatie. Obejmują ponad 11 różnych fenotypów (np. EDMD1, EDMD2, LGMD1-2, DCM, MAD, progeria HGPS) od typowego fenotypu typu dystrofii mięśniowych poprzez neuropatie do progerii HGPS.
Pracownia zajmuje się badaniem molekularnych mechanizmów patogenezy w tych chorobach u pacjentów oraz prowadzi badania zmierzające do opracowania terapii genowej dla laminopatii. Prace prowadzone są we współpracy z jednostkami klinicznymi w Polsce oraz laboratoriami zagranicznymi (UK, Francja, USA).



Opracowanie bardzo aktywnego, a jednocześnie swoistego mięśniowo promotora jest jednym z kluczowych elementów terapii genowej chorób genetycznych człowieka, gdzie tkanką docelową manipulacji genetycznych są mięśnie szkieletowe i mięsień sercowy (dystrofie mięśniowe, laminopatie). Badania dotyczą konstrukcji takiego promotora i optymalizacji jego elementów w oparciu o testy in vitro i in vivo. Analizy prowadzone są z zastosowaniem zarówno transfekcji plazmidami z genem reporterowym (EGFP, lucyferaza), jak i z zastosowaniem klasycznych nośników wirusowych stosowanych w terapii genowej człowieka (adenowirus, lentiwirus, wirus AAV). Prowadzone są także badania nad identyfikacją kluczowych elementów promotora genu ludzkiej laminy A/C (LMNA).



Nowym projektem jest badanie molekularnych podstaw powstawania fenotypu chorobowego w retinopatii cukrzycowej i zaćmy. Badania prowadzone są we współpracy z Wrocławskim Uniwersytetem Medycznym i dotyczą analizy siatkówki, nabłonka soczewki i soczewki u pacjentów z cukrzycą i grupy kontrolnej. Badania mają związek z laminami i jądrem komórkowym poprzez zjawisko fosforylacji i zaniku lamin jako wstępu do utraty jądra komórkowego i zróżnicowania komórek nabłonka soczewki w dojrzałe komórki soczewki oka.



Maspina jest sklasyfikowana jako białko supresorowe nowotworzenia w nowotworach piersi. Jego ekspresja jest niezbędna w rozwoju człowieka, podczas organogenezy i dla prawidłowego funkcjonowania gruczołu piersiowego, gdzie ekspresjonowana jest w komórkach mioepitelialnych i lokalizuje się w cytoplazmie tych komórek. Ostatnie badania wskazują, że jeśli w trakcie nowotworzenia komórki ekspresjonują maspinę i białko to lokalizuje się wyłącznie w jądrze komórkowym pacjenci mają statystycznie wysokie prawdopodobieństwa wyleczenia. Prowadzimy badania nad poznaniem molekularnych mechanizmów odpowiedzialnych za to zjawisko.



Prowadzone w naszej Pracowni badania wykazały, że wprowadzenie do komórek nowotworowych raka piersi egzogennej maspiny ukierunkowanej na jądro komórkowe (indukcja ekspresji maspiny z sekwencją NLS poprzez transfekcję lub transdukcję) prowadzi do inhibicji proliferacji i apoptozy komórek nowotworowych. Prowadzone są prace nad zastosowaniem maspiny ukierunkowanej jądrowo jako leku genetycznego w terapii genowej nowotworu piersi z zastosowaniem wektora lentiwirusowego i adenowirusowego.