#Wszechmocne. Inspiruje ją Skłodowska-Curie. Sama ma spore osiągnięcia
– Przychodzę do domu i bawię się z dziećmi, a potem, jak już pójdą spać, nie mogę się doczekać, żeby wrócić do swoich badań i odkryć coś nowego – mówi dr hab. Karolina Mikulska-Rumińska, prof. Katedry Biofizyki Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, nominowana w plebiscycie WP Kobieta #Wszechmocne w kategorii Nauka.
Ewa Podsiadły-Natorska: Gdyby dziecko zapytało panią, czym jest ferroptoza, jakby to pani wytłumaczyła?
Prof. Karolina Rumińska-Mikulska: Jeśli chodzi o ferroptozę, to mam trochę straszną analogię (śmiech). Ten proces najbardziej kojarzy mi się z zombie.
O!
Proszę sobie wyobrazić, że mamy prawidłowo funkcjonujące miasto, w którym są zdrowi ludzie. W którymś momencie, z różnych przyczyn, zaczynają w nim pojawiać się zombie, które przemieszczają się i zarażają zdrowe osoby. Jest ich coraz więcej. Gdy robi się ich za dużo i nie da się temu zapobiec, miasto przestaje prawidłowo funkcjonować i upada.
To samo dzieje się z komórką. Komórka otoczona jest błoną, w której są lipidy, a lipidy w procesie ferroptozy zmieniane się w nadtlenki lipidów. Jeśli nadtlenków lipidów mamy za dużo – to są te nasze zombie – zaczynają niszczyć błonę komórkową, przyłączają się do innych białek, wpływając na ich funkcję. Potrafią też uszkadzać materiał genetyczny. To wszystko ma negatywny wpływ na prawidłowe funkcjonowanie komórki. Proces ferroptozy powoduje zatem to, że komórka zostaje unicestwiona.
Dalsza część artykułu pod materiałem wideo
Komu grozi taki stan?
Stan ferroptozy naturalnie obecny jest cały czas. Jest to tzw. regulowana śmierć komórki. Nasz organizm wykorzystuje ten proces, żeby usunąć zbędne lub potencjalnie niebezpieczne komórki z naszego organizmu. Dzieje się tak, ponieważ każda komórka powinna dzielić się tylko określoną ilość razy, po czym musi zostać usunięta i jej miejsce zajmuje następna. Czasami jednak komórka staje się nieśmiertelna, co prowadzi do nowotworów. Można powiedzieć, że mechanizm ferroptozy jest po to, by nas przed tym chronić.
Niestety proces ferroptozy skorelowany jest również z różnymi chorobami, np. neurodegeneracyjnymi takimi jak choroba Alzheimera czy Parkinsona, w przebiegu których mamy zawyżoną ilość nadtlenków lipidów. Te nadtlenki lipidów powstają właśnie w obecności żelaza, a w chorobach neurodegeneracyjnych poziom żelaza jest zawyżony. Inny intrygujący związek to powiązanie ferroptozy z chorobami powodowanymi przez bakterie.
Zajmuję się obecnie bakterią Pseudomonas aeruginosa (pałeczka ropy błękitnej wywołująca m.in. zakażenia układu oddechowego – przyp. red.), która przejmuje kontrolę nad procesem ferroptozy i wykorzystuje go przeciwko nam. Jest to szczególne widoczne w patologii mukowiscydozy i zapalenia płuc, gdzie ludzie zaczynają mieć problem np. z odkrztuszaniem flegmy, doprowadzając do długotrwałego stanu zapalnego.
Z jakimi innymi chorobami może mieć związek ferroptoza?
Z astmą, sepsą i wieloma innymi. Natomiast są pozytywne aspekty ferroptozy, gdyż może być ona potencjalnie wykorzystana do leczenia nowotworów, gdy chcemy sprawić, żeby komórka nowotworowa została usunięta z organizmu. Aktualnie najważniejsze jest to, żeby zbadać i zrozumieć ten proces, dzięki czemu będzie go można potem wykorzystać w dobrym celu.
Pani pracuje nad tym, żeby zatrzymać stan ferroptozy?
Przede wszystkim, żeby go zrozumieć, ale tak, również, żeby go zatrzymać. Przez ostatnie kilka lat intensywnie badaliśmy ten proces. Pokazaliśmy m.in. że tlenek azotu, jeżeli jest obecny w układzie, zaczyna konkurować z tlenem niezbędnym do tworzenia nadtlenków lipidów. Dzięki temu nadtlenki lipidów nie powstają – powstaje coś innego, co nie jest dla nas toksyczne. W ostatniej publikacji przedstawiliśmy również dwa potencjalne związki chemiczne (inhibitory, potencjalne leki), które mogą blokować kompleks białkowy, który generuje nadtlenki lipidów.
Patrzy pani na te wyniki badań optymistycznie? Mogą doprowadzić do stworzenia leków?
Mam wielką nadzieję, że tak będzie, jednak od badań do testów klinicznych zazwyczaj jest długa droga. Czasem to kilka lat, nawet dekada. Coś może wychodzić w eksperymentach, a później, na etapie testów klinicznych, okazuje się, że potencjalny lek ma negatywny wpływ na jakiś inny proces w naszym organizmie. Jestem optymistką, ale taki proces wymaga czasu.
Skąd pomysł, żeby zajmować się właśnie tym?
Akurat tak sprawił los (śmiech). Gdy wyjechałam do Stanów Zjednoczonych na staż podoktorski, zajmowałam się różnymi tematami, realizowałam kilka projektów, a to był jeden z nich. To było w 2016 roku, krótko po odkryciu ferroptozy w 2012. Odkryliśmy wtedy, który kompleks dwóch białek produkuje nadtlenki lipidów – i od tego wszystko się zaczęło. W ten sposób otworzyło się pole do dalszych badań.
Jak wygląda pani praca? To jest siedzenie w książkach czy w laboratorium?
W moim przypadku jest to siedzenie przy komputerze, ponieważ zajmuję się tzw. biofizyką obliczeniową. Wykorzystuję różne metody komputerowe do tego, żeby zobaczyć, co się dzieje w badanym układzie na poziomie molekularnym. Przede wszystkim badam struktury i zachowanie białek, które są związane z badanym przeze mnie procesem.
Można je pobrać z internetu z biologicznych baz danych, jeśli są dostępne. Są to struktury uzyskane metodami eksperymentalnymi. Do takiej struktury mogę dodać potencjalny lek czy np. inne białko i zobaczyć, czy zaczną ze sobą oddziaływać. Za metody, z których obecnie korzystam, wręczono w 2013 roku Nagrodę Nobla. Te metody w bardzo efektywny sposób potrafią zasymulować to, co się dzieje w badanym układzie. Oprócz tego typu metod w swoich badaniach wykorzystuję również bioinformatykę i umiejętności programistyczne, aby wyłuskiwać różnego rodzaju dane.
Czym jest bioinformatyka?
W moim przypadku to m.in. pisanie kodu – ja akurat korzystam z języka Pythona – do tego, żeby pozyskiwać dane z różnych baz danych. Gdy np. wiem, jakie białko jest za coś odpowiedzialne, jestem w stanie napisać kod, który będzie pobierał o tym białku różne informacje, np. jak "stare" jest to białko i w jakich organizmach występuje, jakie inne białka mają podobną strukturę do interesującego mnie białka i z jakimi procesami są one związane. Inna analiza to np. analiza danych od lekarzy, która pozwala mi stwierdzić wpływ i różnice w leczeniu różnymi lekami, analizując aktywowane i wygłaszane geny w dostarczonych przez nich danych.
Zawsze chciała być pani naukowczynią?
Nie do końca, choć naukowcem był mój tata. Długo nie byłam pewna, co chcę robić, nie byłam w żadną stronę ukierunkowana. Dopiero w liceum pomyślałam, że może pójdę tą ścieżką. Zdecydowałam się na fizykę medyczną na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika, a później, gdy już zaczęły się zajęcia z biofizyki, stwierdziłam, że to jest to. Zawsze lubiłam połączenie biologii, chemii, informatyki i medycyny.
To jest niesamowicie ekscytujące widzieć cały ten świat, wszystkie molekuły, w komputerze. Rozumieć, co się dzieje w naszym organizmie. Patrzeć co, gdzie i na co oddziałuje. W eksperymentach nie jesteśmy w stanie tego dostrzec; widzimy wynik i domyślamy się niektórych rzeczy, a tutaj mamy programy, które pozwalają nam to zobaczyć. Niezwykle ekscytujące jest w ten sposób uzyskać coś, co jest zgodne z eksperymentem! Moje wyniki wielokrotnie odpowiadały temu, co moi współpracownicy widzieli w eksperymentach.
Co pani czuje w takim momencie?
Satysfakcję.
Pani wzorem oraz inspiracją jest Maria Curie-Skłodowska, która godziła pasję do nauki z życiem rodzinnym. Jak pani udaje się zachować tę równowagę?
Nie wiem (śmiech). Mam trójkę dzieci, najmłodsze ma cztery lata, najstarsze dziewięć, więc nie jest łatwo. Ale bardzo lubię to, czym zajmuję się zawodowo, więc przychodzę do domu i bawię się z dziećmi, a potem, jak już pójdą spać, nie mogę się doczekać, żeby wrócić do swoich badań i odkryć coś nowego. To nie tylko moja praca, ale przede wszystkim pasja.
I to jest chyba klucz do sukcesu.
Chyba tak.
Mam nadzieję, że dzięki takim osobom jak pani uda się ostatecznie zerwać ze stereotypem, że nauki ścisłe są tylko dla mężczyzn.
O tak, podczas rozmów z kolegami żartujemy, że fizyka to nie tylko kulki i sprężynki i nie trzeba mieć do tego kwadratowej głowy (śmiech). Każdy człowiek z odrobiną pasji może w to iść. Warto wiedzieć, że fizyka łączy się również z innymi dyscyplinami, np. medycyną (m.in. szukanie leków, rozwój technik obrazowania), informatyką (m.in. komputery kwantowe), chemią, biologią, archeologią (np. datowanie zabytków) czy nawet sztuką (badanie dzieł sztuki).
Ja na fizykę zdecydowałam się praktycznie w ostatniej chwili. W liceum nie miałam dodatkowych zajęć z matematyki czy fizyki, więc na pierwszym roku studiów musiałam ciężej pracować, żeby nadrobić zaległości, ale jak widać z odrobiną chęci i samozaparcia – da się. Teraz z całą pewnością mogę powiedzieć, że nie mogłam lepiej wybrać.
Dla Wirtualnej Polski rozmawiała Ewa Podsiadły-Natorska
dr hab. Karolina Mikulska-Rumińska jest nominowana w plebiscycie #Wszechmocne w kategorii Wszechmocne w nauce. Swój głos możesz oddać TUTAJ.
