W czerwcowym numerze „Wiadomości Uniwersyteckich” ukazał się wywiad z prof. dr. hab. Wiesławem Gruszeckim – kierownikiem Katedry Biofizyki UMCS. Zachęcamy do lektury.
W konkursie OPUS 23 Narodowego Centrum Nauki Pana projekt pn. „Mechanizmy molekularne współdziałania ksantofili i retinalu w siatkówce oka człowieka” uzyskał wysokie noty i tym samym otrzymał najwyższą kwotę finansowania wśród laureatów z ramienia UMCS – blisko 2 mln zł. Przybliżmy i wyjaśnijmy naszym Czytelnikom, skąd pomysł na tematykę plamki żółtej w oku? Z jakimi konkretnie badaniami wiąże się realizacja tego projektu?
W Katedrze Biofizyki prowadzimy badania procesu fotosyntezy w roślinach. Jest faktem powszechnie znanym, iż ważną rolę w fotosyntezie odgrywają nie tylko zielone barwniki chlorofilowe, ale również żółte barwniki karotenoidowe, wśród nich luteina i zeaksantyna. Okazuje się, iż te same barwniki są istotnym składnikiem naszej codziennej diety, wraz z innymi składnikami krwi trafiają do naszego oka i akumulują się w centralnej części siatkówki, która to właśnie dzięki ich obecności uzyskała nazwę plamki żółtej. Fakt, iż przy braku obecności luteiny i zeaksantyny w plamce żółtej tracimy zdolność widzenia centralnego, barwnego i precyzyjnego wskazuje, iż obecność ksantofili (bo tak nazywamy tę podklasę karotenoidów) ma ogromne znaczenie dla zdrowia człowieka.
Aby poznać szczegóły mechanizmów, na drodze których barwniki te realizują swoją aktywność biologiczną, zaprojektowaliśmy szereg eksperymentów, prowadzonych zarówno w układach modelowych, jak i na siatkówkach oka ludzkiego pozyskiwanych z banku organów i tkanek. Wiele lat pracy przy realizacji projektów badawczych związanych z karotenoidami pomogło nam zdobyć doświadczenie, a nawet wyrobić pewną trudno definiowalną intuicję, zarówno w projektowaniu eksperymentów i ich przeprowadzaniu, jak i w interpretacji wyników. Mogę powiedzieć, chociaż brzmi to niezbyt naukowo, że zaprzyjaźniliśmy się z żółtymi barwnikami i może dlatego uchylają czasami przed nami rąbka tajemnic natury. Tajemnic związanych z ich funkcjonowaniem w świecie charakteryzującym się wymiarami mniejszymi o miliard razy w stosunku do tych, jakimi posługujemy się w naszym codziennym życiu. Co ciekawe, czasy charakterystyczne dla zachodzenia typowych procesów molekularnych są rzędu wielkości miliardowych części sekundy. Trudno powiedzieć, co stanowi większe wyzwanie: czy wyobrażenie sobie tak krótkich interwałów przestrzennych i czasowych, czy ich pomiar. Mamy szczęście, że udaje się nam i jedno, i drugie. Właśnie to stanowi podstawę naszych eksperymentów, w ramach których stosujemy techniki obrazowania układów biologicznych w nanoskali, w oparciu o procesy zachodzące w nanoskali czasowej, jak zaniki sygnału fluorescencji.
Nauczyliśmy się, iż przystępując do pracy nad wnioskiem grantowym, musimy uzbroić się w dwa, pozornie przeciwstawne, atrybuty: przekonanie, że nasz wniosek będzie bardzo dobry, bo przecież dotyczy bardzo ciekawej i wartościowej tematyki, a jednocześnie w pokorę, bo przecież już sama idea konkursu niesie w sobie możliwość porażki. Fraza „odmowa finansowania projektu” brzmi dość profesjonalnie i neutralnie, ale tak naprawdę smakuje gorzko. Nie udało nam się uodpornić na tego typu komunikaty, dlatego w przypadku decyzji odmownych świadomie rzucamy się w wir przygotowywania poprawionego wniosku, stosując tę aktywność jako swoisty anestetyk. W naszym przypadku działa to całkiem nieźle. Może dlatego, że zarówno radość z sukcesów, jak i gorycz porażki rozkładamy na cały zespół. Najważniejsze jest jednak, aby maksimum pracy włożyć na etapie przygotowywania pierwszego wniosku grantowego, tak żeby już wtedy zawalczyć o jego sukces. Ważnym elementem tej aktywności jest dopracowanie hipotezy badawczej oraz zgromadzenie znacznej liczby wyników badań wstępnych, uwiarygadniających jej śmiałość oraz oryginalność, bo takie hipotezy najbardziej nas elektryzują. Przystępując do przygotowywania wniosku grantowego w ramach obecnego projektu badawczego, mieliśmy ten komfort, że dysponowaliśmy wieloma wynikami z poprzednich projektów. Pomimo to poświęciliśmy wiele miesięcy na prowadzenie badań wstępnych poświęconych opracowywanemu, nowemu projektowi badawczemu.
Zatem można powiedzieć, że to nie jest zupełnie nowy obszar badań, bo prace w tym zakresie były już prowadzone w Katedrze Biofizyki, którą Pan kieruje.
Zgadza się, tak jak już wspomniałem, w znacznej części badania te są kontynuacją poprzednio realizowanych projektów. Przystępując do obecnego projektu badawczego, mamy więc nie tylko doświadczenie w prowadzeniu bardzo złożonych i zaawansowanych zadań, ale przede wszystkim doświadczenie doskonałej współpracy w zespole złożonym m.in. z fizyków spektroskopistów, lekarzy oraz chemików obliczeniowych. W naszym przypadku badania interdyscyplinarne są codziennością. Jesteśmy biofizykami. Wyzwanie stanowi jednak stworzenie zespołu multidyscyplinarnego, w którym nie tylko nauczymy się rozmawiać zrozumiałym dla wszystkich językiem, ale będziemy sobie nawzajem dostarczać inspiracji do formułowania i rozwiązywania problemów poznawczych, które z natury nie przynależą do żadnej z reprezentowanych przez członków zespołu dyscypliny naukowej. Największą satysfakcję mamy wówczas, gdy fizycy, biolodzy, chemicy i lekarze mówią o wspólnych badaniach tym samym językiem, który daleki jest od żargonu rozumianego przez wąskie grono nawet bardzo wybitnych specjalistów.
We wniosku o finansowanie możemy m.in. przeczytać, że „istotny wzrost wiedzy w tej dziedzinie przyspieszy wysiłki wielu ośrodków badawczych na świecie ukierunkowane na opracowanie strategii zapobiegania, spowalniania, a może nawet leczenia degeneracji plamki żółtej”. Czy możemy już dzisiaj stwierdzić, że badania realizowane w ramach projektu mogą być przełomowe dla ludzkości?
Prawie każdego dnia realizacji naszego projektu dowiadujemy się, jak ważne i fascynujące są mechanizmy, dzięki którym żółte barwniki ksantofilowe chronią nasz wzrok przed uszkodzeniami. Jesteśmy przekonani, że wiedza ta przełoży się w krótkim czasie nie tylko na wskazania dietetyczne i skład popularnych farmaceutyków, ale również na konkretne praktyki medyczne skupione na ratowaniu wzroku wobec zwyrodnienia plamki żółtej, schorzenia coraz powszechniej występującego w społeczeństwach rozwiniętych. Diagnozę dotyczącą zwyrodnienia plamki żółtej związanego z wiekiem (AMD) usłyszy w tym roku ok. 1,5 miliona mieszkańców naszej planety. Oznacza to dla ludzi utratę widzenia centralnego, barwnego i precyzyjnego, co wiąże się ze znacznym pogorszeniem standardu życia oraz niemożliwością wykonywania pracy i wielu praktycznych czynności, jak choćby prowadzenie samochodu czy wybieranie pieniędzy z bankomatu. Wydaje się, że zmniejszenie tej liczby choćby o niewielki procent stanowić może istotny postęp w dbałości o kondycję naszych społeczeństw i warte jest wytężonych wysiłków badaczy.
Na sam koniec chciałam zapytać o przyszłość i kolejne plany badawcze zarówno Pana, jak i pracowników z Katedry Biofizyki.
Kontynuujemy nasze prace w trzech obszarach badawczych: związanym z fotosyntezą, antybiotykami w błonach biologicznych oraz w ramach projektu dotyczącego plamki żółtej. Jesteśmy szczęśliwcami, że przez ostatnie lata udało nam się zgromadzić w Katedrze Biofizyki doskonałą aparaturę badawczą. Nasze doświadczenie wskazuje, że ogromnie ważne jest, aby zespół tworzyli entuzjaści badań, na różnym stopniu rozwoju swojej kariery naukowej. Taka formuła umożliwia dzielenie się swoją świeżością i energią przez adeptów nauki, włączając doktorantów i studentów, oraz doświadczeniem przez badaczy bardziej zaawansowanych. Mam nadzieję, że wypracowany przez nasz zespół model badań naukowych umożliwi nam uzyskanie jeszcze bardzo wielu interesujących wyników i będzie sprzyjał podtrzymywaniu doskonałych, przyjacielskich relacji.
Rozmawiała Aneta Adamska
Fot. Bartosz Proll
