Pracownia Nanomechaniki Układów Biologicznych

Komórka to podstawowa jednostka życia. Zmiany dysfunkcyjne pojedynczych komórek wywołują kaskadę zdarzeń prowadząc do zaburzeń w obrębie tkanki, narządu, a w konsekwencji do poważnych chorób często rzutujących na funkcjonowanie całego organizmu. Skupienie się na procesach zachodzących w komórkach oraz powiązanie ich ze zmianą konkretnego parametru biofizycznego jest podstawą tematów badawczych realizowanych w naszej grupie.

W szczególności, koncentrujemy się na monitorowaniu zmian właściwości mechanicznych i adhezyjnych komórek w odpowiedzi na toczące się procesy wywołane czynnikiem biologicznym lub chemicznym. Co oznaczają właściwości mechaniczne komórki? – to elastyczność bądź sztywność komórki jako całości, bądź poszczególnych elementów jej budowy ( np. warstwy korowej cytoszkieletu, czy jądra komórkowego). Reakcja komórek na działanie czynników zewnętrznych często prowadzi do zmiany w obrębie cytoszkieletu komórkowego, a bezpośrednią konsekwencją jest zmiana elastyczności komórki. Wobec tego monitorując zmiany elastyczności możemy określić stan fizjologiczny komórki oraz wykryć rozwijającą się dysfunkcję na wczesnym etapie. Szczególnym zagadnieniem poruszanym w naszych zadaniach badawczych jest określenie grubości i rozłożenia warstwy glikokaliksu na powierzchni komórki. Glikokaliks to wielocukrowa szczotka pokrywająca błonę komórkową, która w komórce pełni funkcje ochronne, uczestniczy w komunikacji międzykomórkowej oraz determinuje adhezję komórkową. Utrata warstwy glikokaliksu lub sama redukcja grubości tej warstw często towarzyszy zmianą dysfunkcyjnym w obrębie komórki i ma poważne konsekwencje dla funkcjonowania całej tkanki.

Badania prowadzone w naszej grupie odnoszą się do konkretnych zagadnień medycznych związanych z rozwojem chorób takich jak patologie układu krążenia (np. nadciśnienie, miażdżyca), cukrzyca, procesy nowotworzenia, anomalie obejmujące czerwone krwinki oraz dysfunkcje komórek w przebiegu infekcji wirusowej. Wypracowane modele badawcze wykorzystujemy również do prac nad z testowaniem nowych leków w tym leków o działaniu kardioprotekcyjnym, przeciwcukrzycowym, czy przeciwnowotworowym. Nasze badania prowadzimy w nie tylko na modelach komórkowych, ale również na tkankach.

Głównym narzędziem badawczym wykorzystywanym w prowadzonych badaniach jest mikroskop sił atomowych (AFM), podstawowe narzędzie nanotechnologów, które dołączyło do kanonu badań biomedycznych. Technika AFM dostarcza szeroki wachlarz możliwości, które stosujemy w prowadzonych badaniach: od obrazowania struktury powierzchni komórek skorelowanej z cytoszkieletem podbłonowym, poprzez badanie oddziaływań adhezyjnych metodą spektroskopii sił, aż po pomiary właściwości mechanicznych metodą nanoindentacji próbnikiem AFM. Rozwijając możliwości implementacji metod mikroskopii AFM w pomiarach struktur biologicznych stosujemy różne rodzaje próbników jak również metody analizy danych, tak aby jak najpełniej przedstawić obraz zmian właściwości mechanicznych zachodzących w badanym materiale. W swojej pracy łączymy pomiary AFM z pomiarami metodami mikroskopii fluorescencyjnej oraz metodami biochemicznymi, w celu poszukiwania mechanizmów determinujących zmiany nano-mechaniczne i adhezyjne komórek.

Członkowie grupy

• dr hab. Marta Targosz-Korecka - Kierownik
• mgr Agata Kubisiak
• mgr Patrycja Twardawa

Kontakt