Nanomedycyna jest dyscypliną z natury interdyscyplinarną. Naukowcy, którzy wykorzystują nanotechnologie w opracowywaniu nowoczesnych leków, z jednej strony reprezentują różnorodne dziedziny, takie jak chemia, biofizyka, biologia czy informatyka, z drugiej – pracują w ośrodkach naukowych zlokalizowanych na całym świecie. O znaczeniu współpracy i realizowanych przez siebie badaniach opowiada dr inż. Maciej Serda z Zakładu Chemii Organicznej Uniwersytetu Śląskiego.

Dr inż. Maciej Serda

Nowe terapie przeciwnowotworowe to główny przedmiot naukowych zainteresowań dr. inż. Macieja Serdy. Absolwent Politechniki Śląskiej pracuje obecnie w grupie prof. Jarosława Polańskiego i od kilku lat zajmuje się badaniem różnych związków chemicznych, które mogą być wykorzystywane do walki z nowotworami. Swoją pracę doktorską, a także powiązany z nią projekt naukowy dofinansowany w konkursie PRELUDIUM Narodowego Centrum Nauki, poświęcił syntezowaniu chelatorów żelaza. Są to związki, dla których określał cele molekularne o potencjalnym działaniu przeciwnowotworowym. Pierwszym z celów było zablokowanie syntezy DNA, dzięki czemu proces namnażania komórek nowotworowych w organizmie zatrzymywał się. Drugi mechanizm polegał z kolei na tworzeniu tzw. rodników hydroksylowych doprowadzających do obumierania komórek nowotworowych. Efektem badań było uzyskanie kilkudziesięciu związków, z których kilka wykazywało szczególnie interesującą aktywność biologiczną. Naukowiec koncentruje się obecnie na syntezie i badaniu właściwości biologicznych fullerenów – nanomateriałów węglowych, które mogą być wykorzystywane do tworzenia związków o działaniu przeciwnowotworowym oraz jako nośniki leków. Jest także kierownikiem projektu SONATA finansowanego z NCN poświęconego syntezie i właściwościom przeciwnowotworowym cukrowych pochodnych fullerenów.

– Doskonałość w tej dziedzinie możemy osiągnąć, jeśli uda nam się zaprojektować i otrzymać selektywną substancję o wysokiej aktywności biologicznej. Oznacza to, że związek wykazujący działanie przeciwnowotworowe jest nieszkodliwy dla komórek zdrowych i już w bardzo niskich stężeniach na poziomie nanomolowym działa w sposób satysfakcjonujący – wyjaśnia chemik.

Prowadzone badania są jednak niezwykle kosztochłonne. Prace nad takimi związkami rozpoczynają się od projektowania ich składu.

– Mamy do dyspozycji biliony kombinacji i musimy, wykorzystując techniki komputerowe, oszacować, która struktura wydaje się najbardziej interesująca z punktu widzenia naszych celów molekularnych – przyznaje dr inż. Maciej Serda.

Chemicy dysponują wieloma technikami pozwalającymi badać i opisywać właściwości biologiczne tak zaprojektowanych substancji. Kolejnym etapem jest synteza związku przeprowadzona w sposób najbardziej dogodny dla naukowców. Następnie pozytywne rezultaty analiz pozwalają myśleć o rozpoczęciu badań biologicznych in vitro na pozyskanych komórkach nowotworowych. Dopiero wtedy można podejmować badania na modelach nowotworów w organizmach żywych.

– Mamy już kilka selektywnych związków o satysfakcjonującej nas aktywności biologicznej – mówi laureat stypendium. Naukowiec podkreśla jednocześnie konieczność współpracy z ekspertami reprezentującymi różne dziedziny i dyscypliny naukowe, a także z ośrodkami naukowymi na całym świecie.

Na poziomie projektowania istotna jest komunikacja z informatykami, którzy opracowują bazy danych – różne algorytmy ułatwiają wybór związków i oszacowanie ich potencjalnej aktywności biologicznej oraz selektywności. Jak przyznaje badacz, w Stanach Zjednoczonych na tym etapie z powodzeniem wykorzystywane są narzędzia sztucznej inteligencji.

Wsparcie naukowe można ponadto uzyskać nie tylko w swoim macierzystym zespole, lecz również we współpracy ze specjalistami z całego świata. Dr inż. Maciej Serda, który z Instytutem Chemii UŚ związany jest od 2013 roku, odbył również dwa długoterminowe staże podoktorskie w USA: w The University of Chicago (grupa prof. Viresha Rawala) oraz w Rice University (grupa prof. Lona Wilsona). W tych ośrodkach realizował część swoich badań dotyczących chemii medycznej oraz nanomedycyny. Niezwykle istotne było również nawiązanie współpracy z Narodowym Instytutem Zdrowia (NIH) ze Stanów Zjednoczonych, skąd pozyskiwane są komórki nowotworowe, oraz z Wydziałem Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego, gdzie planowane jest prowadzenie badań nad otrzymanymi nanomateriałami na modelach zwierzęcych.