Bioinformatyka zajmuje się tworzeniem i zastosowaniem w praktyce algorytmów i programów komputerowych, które służą do analizy danych biologicznych, głównie dla takich cząsteczek jak DNA, RNA i białka. Takie badania, których wyniki mogą znaleźć zastosowanie m.in. w medycynie i nanotechnologii, prowadzi kierownik Laboratorium Bioinformatyki i Inżynierii Białka w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie, prof. Janusz Bujnicki.
Jak tłumaczy uczony, przewidywania komputerowe są mniej pewne niż badania doświadczalne, ale są szybsze i tańsze. Dzięki nim w krótkim czasie można przeanalizować dziesiątki czy setki tysięcy cząsteczek. Bioinformatyka pozwala na analizę bardzo dużej ilości danych i pomaga w formułowaniu hipotez, które potem są testowane doświadczalnie dla wybranych, najbardziej reprezentatywnych przypadków.
Ta dziedzina wiedzy znajduje zastosowanie między innymi w medycynie i nanotechnologii. Badania prof. Bujnickiego skupiają się obecnie na odkrywaniu powiązań pomiędzy sekwencjami, strukturami i funkcjami cząsteczek kwasu rybonukleinowego – RNA. Zarówno badanie naturalnie występujących RNA, jak i projektowanie nowych cząsteczek ma duży wymiar praktyczny.
"Cząsteczki RNA pełnią kluczową rolę w odczytywaniu informacji genetycznej, w tworzeniu białek i przebiegu wszystkich procesów, które zachodzą w komórkach. Wpływając na cząsteczki RNA w komórce można np. leczyć różne choroby. Na przykład rybosom - zbudowana głównie z RNA maszyna produkująca w komórce białka - jest głównym celem działania antybiotyków. Z kolei małe cząsteczki RNA, takie jak rybozymy, aptamery i małe interferujące RNA, testuje się obecnie w próbach klinicznych jako potencjalne leki na różne choroby genetyczne, nowotwory, czy zakażenia wirusowe” – wylicza rozmówca PAP.
Badania nad RNA prowadzi wiele ośrodków i naukowców na świecie. Projekt polskiego badacza jest jednak wyjątkowy i to właśnie on otrzymał finansowanie w ramach konkursu Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych - ERC Starting Grant.
"Największą innowacją mojego projektu nagrodzonego przez ERC była propozycja, żeby do badań nad RNA wykorzystać takie metody obliczeniowe i doświadczalne, które wcześniej okazały się bardzo skuteczne w badaniu struktury białek. Teraz już wiemy, że takie +białkowe+ podejście bardzo dobrze zdaje egzamin w wielu analizach RNA" – mówi prof. Bujnicki.
Zaznacza, że w momencie, kiedy składał swój wniosek po raz pierwszy, to wcale nie było to oczywiste. Niektórzy recenzenci traktowali to wręcz jako herezję, bo RNA i białka mają odmienną budowę chemiczną i w komórce pełnią inne funkcje. Naukowiec dodaje: "No i ja sam byłem traktowany jako +białkowiec+, który wcześniej nie zajmował się RNA, więc jego pomysły odnośnie RNA są z definicji bez sensu".
Finansowanie projektu, realizowanego w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie, wynosi 1,5 mln euro. W ocenie profesora - dla indywidualnego badacza jest to bardzo duża suma pieniędzy. Fundusze przeznaczone zostaną na aparaturę badawczą, odczynniki, programy komputerowe i na wynagrodzenia. W ramach projektu prof. Bujnicki stworzył m.in. nowe miejsca pracy dla doświadczonych badaczy po doktoracie. W tym roku oprócz niego w projekcie pracować będzie 9 osób. Badacz kupił specjalistyczny sprzęt doświadczalny, ponieważ do badań makrocząsteczek biologicznych potrzebna jest bardzo precyzyjna aparatura – za jej pomocą naukowcy testują przewidywania otrzymane metodami teoretycznymi.
Projekt jest finansowany przez 5 lat, jego realizacja rozpoczęła się w styczniu 2011 r. Trzy najważniejsze zadania projektu to: stworzenie nowych metod do komputerowego przewidywania i projektowania struktur cząsteczek RNA i kompleksów RNA z białkami, przetestowanie praktycznej użyteczności tych metod oraz zastosowanie ich do zbadania wybranych procesów o znaczeniu medycznym lub biotechnologicznym, w których znaczącą rolę pełnią cząsteczki RNA. Podczas realizacji projektu powstaną m.in. nowe programy komputerowe, które umożliwią projektowanie cząsteczek biologicznych o niedostępnych wcześniej, a przydatnych funkcjach.
"Prowadzone w moim zespole badania już doprowadziły do uzyskania wyników o potencjalnym znaczeniu praktycznym. Miałem pomysł na technologię, która umożliwi precyzyjne wycinanie fragmentów RNA z większych cząsteczek, tak jak obecnie robi się z cząsteczkami DNA przy użyciu tzw. enzymów restrykcyjnych. Precyzyjnie przycięte cząsteczki RNA o ściśle zdefiniowanej sekwencji mogłyby posłużyć np. jako bloki budulcowe do tworzenia nowych cząsteczek lub jako małe interferujące RNA – stanowiąc potencjalne leki nowej generacji" – wyjaśnia prof. Bujnicki.
Dzięki grantowi ERC udało mu się zaprojektować i stworzyć prototypy nowych enzymów zdolnych do przecinania cząsteczek RNA w zadanym miejscu. Badacze starają się teraz dopracować precyzję stworzonych przez siebie narzędzi molekularnych i konstruować nowe tak, żeby z RNA móc uzyskiwać dowolne "wycinanki".
Prace w kierunku komercjalizacji swoich wynalazków zespół prof. Bujnickiego prowadzi obecnie w oparciu o dodatkowy grant "Proof of Concept" przyznany przez ERC (w wysokości 150 tys. euro), jak dotąd jest to jedyny grant tego typu w Polsce. Badacze złożyli wnioski patentowe, negocjują z potencjalnymi inwestorami i firmami, które mogą być odbiorcami nowej technologii (np. w procesie tworzenia leków opartych o RNA).
"Jeżeli nasze plany się powiodą, to założymy firmę, której zadaniem będzie dalszy rozwój narzędzi do +obróbki+ RNA" – zapowiada naukowiec.
PAP – Nauka w Polsce, Karolina Olszewska
agt/
Fundacja PAP zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: naukawpolsce.pl, a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - naukawpolsce.pl. Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów wideo.
