Pracownia Neurofarmakologii i Epigenetyki

Pracownia Neurofarmakologii i Epigenetyki

Rys historyczny

Pracownia Neurofarmakologii i Epigenetyki powstała 23 kwietnia 2021 roku w wyniku przekształcenia działającej od 7 sierpnia 2018 roku Pracowni Neuroendokrynologii Molekularnej.

Pracownia jest jedną z pięciu innowacyjnych pracowni naukowych utworzonych w ramach projektu pt. „Modernizacja budynku oraz infrastruktury badawczej Instytutu Farmakologii PAN w Krakowie w celu utworzenia innowacyjnych pracowni naukowych badań mózgu” realizowanego w latach 2009-2013. Środki na utworzenie Pracowni pochodziły z Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka (2.1. Rozwój ośrodków o wysokim potencjale badawczym, Europejski Fundusz Rozwoju Regionalnego, perspektywa 2007-2013).

Idea utworzenia Pracowni pojawiła się w odpowiedzi na konkurs pt. „Pomysł na nową pracownię” ogłoszony przez Dyrektora Instytutu Farmakologii PAN prof. dr hab. Krzysztofa Wędzonego w 2009 roku. Inicjatorką utworzenia Pracowni i jej dotychczasowym kierownikiem jest prof. dr hab. Małgorzata Kajta.

Dynamiczny rozwój Pracowni stworzył środowisko sprzyjające rozwojowi zawodowemu, czego dowodzą zdobywane stopnie i tytuły naukowe. Od 2018 roku awansowało 4 pracowników uzyskując kolejno: stopień naukowy doktora nauk medycznych w dyscyplinie biologia medyczna (2018 r.), tytuł naukowy profesora nauk medycznych (2019 r.), stopień naukowy doktora habilitowanego w dziedzinie nauk medycznych i nauk o zdrowiu w dyscyplinie nauki medyczne (2024 r.), a także stopień naukowy doktora w dziedzinie nauk medycznych i nauk o zdrowiu w dyscyplinie nauki medyczne (2025 r.).

Profil badań

Badania naukowe koncentrują się na chorobach cywilizacyjnych, zwłaszcza udarach mózgu i chorobie Alzheimera, a także na zaburzeniach układu nerwowego związanych z długotrwałą ekspozycją na zanieczyszczenia środowiskowe. Początkowo główny obszar badań stanowiły molekularne mechanizmy neurotoksyczności wywołanej narażeniem komórek lub zwierząt na występujące w środowisku substancje hormonalnie czynne i powiązanie ich z etiologią chorób układu nerwowego. Najnowsze badania ogniskują się na poszukiwaniu substancji o potencjale neuroprotekcyjnym, które mogą stanowić podstawę nowych terapii udarów mózgu i choroby Alzheimera.

Modele

·        Hodowle pierwotne komórek nerwowych mózgu gryzoni laboratoryjnych prowadzone w systemach rozproszonym i organotypowym

·        Hodowle macierzystych komórek nerwowych i mikrogleju

·        Hodowle ludzkich neuronów pochodzących z indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPSC) 

·        Komórkowe i zwierzęce modele udarów mózgu, asfiksji okołoporodowej i choroby Alzheimera

Najważniejsze odkrycia

·        Selektywny modulator błonowej frakcji receptorów estrogenowych (mERα, mERβ), jakim jest PaPE-1, wywołuje efekt neuroprotekcyjny w komórkowych modelach choroby Alzheimera. Mechanizm działania PaPE-1 polega głównie na obniżaniu ekspresji markerów choroby, hamowaniu apoptozy oraz stymulowaniu procesu autofagii, co angażuje metylację DNA specyficznych genów.

·        Selektywna modulacja receptora PPARγ przez amorfrutynę B chroni komórki nerwowe myszy przed uszkodzeniem hipoksyjno-ischemicznym, co angażuje procesy służące zachowaniu integralności mitochondrium, hamowaniu syntezy ROS i zależnych od ROS uszkodzeń DNA, a także hipermetylację genu Pparg. Amorfrutyna B hamuje również aktywację mikrogleju.

·        Receptor węglowodorów aromatycznych (AhR) może być punktem uchwytu dla leków służących poprawie farmakoterapii niedotlenienia mózgu. Zahamowanie szlaku AhR jest podstawowym mechanizmem ochronnego działania 3,3’‑diindolometanu (DIM) w komórkach nerwowych poddanych hipoksji/ischemii, a także w mózgu szczurów poddanych perinatalnej (okołoporodowej) asfiksji.

·        Prenatalna ekspozycja na pestycyd DDT może być powodem zaburzeń o charakterze depresyjnym. Ten efekt jest specyficzny dla izomeru p,p’-DDT i wiąże się z obniżeniem poziomu receptorów estrogenowych ERα i GPR30 (obecnie ESR1 i GPER1), hipermetylacją kodujących je genów oraz globalną hipometylacją DNA w mózgu myszy.

Metody badawcze

·        Ocena przeżywalności komórek, cytotoksyczności i markerów stresu oksydacyjnego m.in. poprzez barwienie kalceiną AM, AlamarBlue, NeuroFluor™ NeuO, pomiar uwalniania dehydrogenazy mleczanowej (LDH) oraz wykorzystanie dioctanu 2',7'-dichlorodihydrofluoresceiny (H2DCFDA).

·        Badanie procesów apoptozy i autofagii poprzez pomiar poziomu specyficznych markerów (m.in. kaspazy, błonowy potencjał mitochondrialny, ciała apoptotyczne, autofagosomy).

·        Analizy molekularne m.in. pomiar ekspresji genów za pomocą qPCR i mikromacierzy, pomiar ekspresji białek metodami ELISA i western blot, wyciszenie ekspresji genów przy użyciu specyficznych siRNA.

·        Analizy epigenetyczne m.in. pomiar metylacji DNA, zarówno globalnej, jak i specyficznych genów, pomiar aktywności enzymów zaangażowanych w modyfikacje histonów (HAT, HDAC, sirtuiny), pomiar ekspresji miRNA specyficznych dla chorób ośrodkowego układu nerwowego.

·        Immunofluorescencyjna detekcja specyficznych białek przy użyciu mikroskopii konfokalnej.

Słowa kluczowe

Amorfrutyna B, apoptoza, asfiksja, autofagia, bazedoksifen, biologia molekularna, 3,3’- diindolometan (DIM), choroba Alzheimera, daidzeina, DDE, DDT, ekscytotoksyczność, epigenetyka, fitoestrogeny, genisteina, hipoksja, iPSC, ischemia, metylacja DNA, mikromacierze, miRNA, modele in vitro, neuroprotekcja, neurotoksyczność, PaPE-1, pestycydy, pierwotne hodowle neuronów, raloksifen, receptory aktywowane przez proliferatory peroksysomów (PPAR), receptory dla ksenobiotyków, receptory estrogenowe (ER/ESR; GPR30/GPER1), receptory retinoidowe typu X (RXR), receptor węglowodorów aromatycznych (AhR), selektywne modulatory receptorów estrogenowych (SERM), selektywne modulatory receptora węglowodorów aromatycznych (SAhRM), siRNA, triklokarban, udar mózgu