Pracownia Neurofarmakologii i Epigenetyki

Pracownia Neurofarmakologii i Epigenetyki

Rys historyczny

Pracownia Neurofarmakologii i Epigenetyki została powołana 23 kwietnia 2021 roku jako część Zakładu Farmakologii w Instytucie Farmakologii im. Jerzego Maja Polskiej Akademii Nauk.

Pracownia powstała 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 powstania 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.

Profil badań

Poszukiwanie substancji o potencjale neuroprotekcyjnym stanowiących podstawę nowych terapii udarów mózgu, asfiksji okołoporodowej i choroby Alzheimera.

Identyfikacja molekularnych mechanizmów neurotoksyczności wywołanej narażeniem komórek lub zwierząt na występujące w środowisku substancje hormonalnie czynne i powiązanie ich z etiologią chorób układu nerwowego.

Testy i modele

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

Hodowle macierzystych komórek nerwowych i astrocytów

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

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

Najważniejsze odkrycia

Selektywna modulacja receptora PPARγ przez amorfrutynę B względnie błonowej frakcji receptorów estrogenowych przez PaPE-1 wywołuje efekt neuroprotekcyjny w komórkowych modelach niedotlenienia i niedokrwienia mózgu. Co więcej, PaPE-1 chroni komórki nerwowe przed toksycznym wpływem β-amyloidu.

Receptor węglowodorów aromatycznych (AhR) może być punktem uchwytu dla leków służących poprawie farmakoterapii niedotlenienia mózgu, czego dowodzą zarówno badania na modelach in vitro (komórki poddane hipoksji/ischemii), jak i in vivo (szczury poddane perinatalnej asfiksji).

Prenatalna ekspozycja na substancję biobójczą – triklokarban upośledza szlaki sygnałowe receptora ERα (obecnie ESR1), zaburza ekspresję genów zaangażowanych w neurogenezę i neurotransmisję, a także w sposób zależny od płci zmienia status epigenetyczny w mózgu postnatalnych myszy.

Prenatalna ekspozycja na pestycyd DDT może być powodem zaburzeń o charakterze depresyjnym, co 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.

Narażenie embrionalnych komórek nerwowych na zanieczyszczenia środowiskowe tj. pestycyd DDT i jego metabolit DDE, chemiczny filtr UV - benzofenon-3 względnie substancję biobójczą - triklokarban, zaburza szlaki sygnałowe receptorów estrogenowych i receptorów dla ksenobiotyków oraz zmienia status epigenetyczny komórek nerwowych mózgu ssaków.

Metody badawcze

Badanie procesów apoptozy i autofagii poprzez pomiar poziomu specyficznych markerów.

Analizy molekularne w oparciu o 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 poprzez pomiar metylacji DNA, zarówno globalnej, jak i specyficznych genów, pomiar aktywności enzymów zaangażowanych w modyfikacje histonów, a także ekspresji miRNA  specyficznych dla chorób ośrodkowego układu nerwowego.

Immunofluorescencyjna detekcja specyficznych białek przy użyciu mikroskopii konfokalnej.

Badanie przenikalności przez barierę krew-mózg przy użyciu systemu in vitro zawierającego komórki nerwowe, astrocyty i komórki śródbłonka.

Słowa kluczowe

apoptoza, asfiksja, autofagia, bazedoksifen, benzofenon-3, biologia molekularna, 3,3’- diindolometan (DIM), choroba Alzheimera, daidzeina, DDE, DDT, ekscytotoksyczność, epigenetyka, fitoestrogeny, genisteina, hipoksja, ischemia, metylacja DNA, mikromacierze, miRNA, neuroprotekcja, neurotoksyczność, 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