Aktualne projekty naukowe

Badania w KiZBF prowadzone są w obrębie powiązanych ze sobą obszarów badawczych:

• Molekularne mechanizmy kancerogenezy związane ze zmianami w aktywności ścieżek sygnalizacyjnych oraz w metabolizmie komórek nowotworowych
• Epigenetyka w diagnostyce, profilaktyce i terapii nowotworów
• Mechanizmy chemoprewencji, szczególnie przy wykorzystaniu naturalnych składników żywności

Katedra posiada w pełni wyposażoną pracownię hodowli komórkowych oraz pracownię biologii molekularnej dedykowaną analizie DNA, RNA i białek.

Obecnie w Zakładzie realizowane są następujące projekty badawcze finansowane przez Narodowe Centrum Nauki:

• Inhibitory demetylaz histonów jako modulatory chemiowrażliwości w terapii płaskonabłonkowych nowotworów głowy i szyi
  (2023-2026; kierownik projektu - mgr farm. Dawid Dorna;
  opiekun projektu - dr hab. Jarosław Paluszczak)
  NCN PRELUDIUM 21 2022/45/N/NZ7/01780
  Cisplatyna, będąca podstawą schematów chemioterapii nowotworów głowy i szyi, nie jest skuteczna u wielu pacjentów, a schematy oparte na cisplatynie mogą skutkować nieoptymalną kontrolą choroby. Ze względu na częstą oporność na dotychczasowe metody leczenia prowadzi się szeroko zakrojone badania w celu opracowania terapii ukierunkowanych molekularnie, czyli celujących bezpośrednio w komórki z określoną zmianą genetyczną. Jednak dopuszczone do tej pory leki celowane wykazują jedynie ograniczoną skuteczność u pacjentów w zaawansowanym stadium choroby. Ponieważ zarówno standardowa chemioterapia, jak i dotychczasowe terapie celowane charakteryzują się znacznym odsetkiem niepowodzeń leczenia, pilnie potrzebne są nowe terapie wspomagające, prowadzące do uwrażliwienia na dostępne leki i poprawy rokowań pacjentów. Jedną z możliwych przyczyn niepowodzeń w terapii jest obecność wśród komórek nowotworu populacji wolno dzielących się, zdolnych do samoodnowy i opornych na terapię nowotworowych komórek macierzystych. Podczas gdy tradycyjna chemioterapia zabija szybko dzielące się komórki, które stanowią większość masy guza, komórki nowotworowe wykazując pewne cechy komórek macierzystych, mogą pozostać nienaruszone i powodować nawrót nowotworu po zakończeniu leczenia. Wyeliminowanie tej grupy komórek w celu poprawy odpowiedzi na terapię nie jest nowym pomysłem, a społeczność naukowa bada tę opcję od dziesięcioleci, lecz do dziś problem ten stanowi wyzwanie. Obiecującą strategię w tych dążeniach stanowi ukierunkowanie terapii na zmiany epigenetyczne nowotworu. Epigenetyka zajmuje się badaniem zmian ekspresji genów, które nie są związane ze zmianami sekwencji DNA. W skład epigenetycznej maszynerii komórki wchodzą różne enzymy, których rolą jest przyłączanie i odłączanie pewnych ugrupowań chemicznych do DNA i białek, na które nawinięte jest DNA w komórce, czyli histonów. Obecność tych grup chemicznych wpływa na dostępność DNA dla enzymów zaangażowanych w ekspresję genów. Co ważne, niektóre demetylazy histonów, katalizujące odłączenie grup metylowych z reszt lizyny histonów, są kluczowe dla ujawnienia się cech komórek macierzystych w komórkach nowotworowych. Celem tego projektu jest weryfikacja hipotezy, według której modulacja informacji epigenetycznej za pomocą inhibitorów wybranych demetylaz histonów może uwrażliwiać komórki rakowe pochodzące ze zmian w obrębie głowy i szyi na cisplatynę i/lub erlotynib. Stawiamy hipotezę, że inhibitory te wzmocnią aktywność cisplatyny i erlotynibu poprzez ukierunkowanie na subpopulację komórek nowotworowych wykazujących cechy komórek macierzystych. Badania będą prowadzone z wykorzystaniem trójwymiarowego modelu hodowli komórkowej, który polega na formowaniu sferoidów. Sferoidy są zgrupowaniami komórek przypominającymi małe guzki nowotworowe. Taki model lepiej odzwierciedla warunki panujące w organizmie i zapewnia lepsze przełożenie uzyskanych wyników na praktykę kliniczną.
  

• Liposomalne nanoformulacje kannabidiolu z celekoksybem lub 2,5-dimetylocelekoksybem jako nowa opcja terapeutyczna w leczeniu glejaka wielopostaciowego
  (2022-2025; kierownik - prof. dr hab. Violetta Krajka-Kuźniak)
  NCN PRELUDIUM BIS 3 2021/43/O/NZ5/02346
  W ostatnich latach badania epidemiologiczne wskazują na zwiększającą się zapadalność na guzy mózgu. Do najczęstszych i najgorzej rokujących należy glejak wielopostaciowy (GBM). Standardowe leczenie GBM obejmuje resekcję chirurgiczną oraz radio- i chemioterapię temozolomidem. Niestety, niemożność pełnej resekcji guza oraz udział nowotworowych komórek macierzystych sprawiają, że wznowa guza jest niemal nieunikniona. GBM jest zatem postrzegany jako choroba nieuleczalna. Poszukuje się zatem nowych sposobów leczenia GBM, które wspierały obecnie stosowane terapie. Celem niniejszego projektu jest poszukiwanie nowej strategii terapeutycznej polegającej na zastosowaniu liposomalnych nanoformulacji kanabidiolu (CBD) i celekoksybu, oraz kanabidiolu i 2,5- dimetylocelekoksybu (2,5-DMC), które z uwagi na swoje działanie przeciwnowotworowe mogłyby wspierać terapię GBM. Badania wykazały, że CBD, należący do kanabinoidów składnik konopi, posiada silne działanie przeciwnowotworowe oraz hamujące rozwój wielu nowotworów, w tym GBM. Nasze wcześniejsze badania potwierdziły, że również lek przeciwzapalny z grupy koksybów, celekoksyb, oraz jego dimetylowa pochodna, 2,5-DMC, hamują rozwój komórek GBM, ingerując w molekularne ścieżki przekazywania sygnału i indukując śmierć komórek guza. Hipoteza niniejszego projektu zakłada, że łączne podanie CBD oraz celekoksybu lub CBD i 2,5-DMC może wywierać jeszcze silniejszy efekt przeciwnowotworowy, aniżeli wtedy, gdy substancje te podaje się osobno. Dodatkowo, w projekcie planujemy opakowanie tych substancji w nowoczesny, nanometrowej wielkości nośnik leku, zwany liposomem, który dzięki swojej lipofilności i bardzo małym rozmiarom lepiej przenika przez barierę krew-mózg oraz bardziej efektywnie dociera do komórek guza. W projekcie chcemy sprawdzić, czy tak przygotowana nanoformulacja w/w substancji zwiększa efekt terapeutyczny temozolomidu i mogłaby stać się potencjalną nową terapią wspierającą standardowe leczenie GBM.
  

  Rezultaty prac badawczych rozpowszechniano podczas:

  - międzynarodowej konferencji 10th Polish - German Symposium on Pharmaceutical Sciences „Beyond Corona - shaping the future” organizowanej przez Uniwersytet Heinricha Heinego w Düsseldorfie (22-23 września 2023r.), gdzie mgr Anna Rybarczyk zaprezentowała poster “Design of new nanoformulations of cannabidiol with celecoxib and cannabidiol with  2,5-dimethylcelecoxib and estimation of their effect on the viability and apoptosis in T98G cells.” autorstwa Anny Rybarczyk, Aleksandry Majchrzak-Celińskiej, Ludwiki Piwowarczyk oraz Violetty Krajki-Kuźniak.

  -  konferencji o statusie międzynarodowym 1st International Conference „The many faces of biotechnology” (VI Ogólnopolskiej Konferencji „Biotechnologia niejedno ma imię”) organizowanej przez Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu (25-26 listopada 2023r.), gdzie mgr Anna Rybarczyk zaprezentowała poster „The effect of new nanoformulations of cannabidiol with celecoxib and cannabidiol with 2,5-dimethylcelecoxib on the viability, apoptosis, and cycle cell distribution in U-138 MG glioblastoma cells.” autorstwa Anny Rybarczyk, Aleksandry Majchrzak-Celińskiej, Ludwiki Piwowarczyk oraz Violetty Krajki-Kuźniak.

  - konferencji o statusie międzynarodowym 1st International Student Conference on Industrial Pharmacy organizowanej przez Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu (7-8 grudnia 2023r.), gdzie mgr Anna Rybarczyk zaprezentowała poster “New nanoformulations of cannabidiol, celecoxib, and 2,5-dimethylcelecoxib impact the survival of glioblastoma cells.” autorstwa Anny Rybarczyk, Aleksandry Majchrzak-Celińskiej, Ludwiki Piwowarczyk oraz Violetty Krajki-Kuźniak.

  W ramach realizacji grantu 2021/43/O/NZ5/02346 mgr Anna Rybarczyk wygłosiła wykład „Regulacja Nrf2 w prewencji  i leczeniu nowotworów.  Rola CBD i innych kannabinoidów.” dla członków SKN „Biomolekularni”. Prelekcja miała na celu poszerzenie wiedzy studentów na temat strategii przeciwnowotworowej opierającej się na poszukiwaniu związków celujących w modulację ścieżek sygnalizacyjnych, które ulegają deregulacji w komórkach zmienionych nowotworowo. 

  Publikacje:

  Rybarczyk, A.; Majchrzak-Celińska, A.; Krajka-Kuźniak, V. The application of cannabidiol in the treatment of glioblastoma. Acta Pol. Pharm. 2023, 80, 207 doi:10.32383/appdr/163414

  Rybarczyk, A.; Majchrzak-Celińska, A.; Krajka-Kuźniak, V. Targeting Nrf2 Signaling Pathway in Cancer Prevention and Treatment: The Role of Cannabis Compounds. Antioxidants 2023, 12, 2052. doi:10.3390/antiox12122052
  
  

W Zakładzie realizowane były ostatnio projekty badawcze finansowane przez Narodowe Centrum Nauki:

• Tiopochodne chalkonów jako modulatory czynników NF-κB i STAT3 w komórkach raka wątroby
  (2021-2022; kierownik - dr Katarzyna Papierska)
  NCN MINIATURA 5
• Modulacja ekspresji i aktywacji czynników transkrypcyjnych Nrf2 i NF-kappaB przez nowe syntetyczne pochodne triterpenoidy i ich koniugaty-potencjalne czynniki chemioprewencyjne i terapeutyczne
  (2017-2021; kierownik - prof. dr hab. Wanda Baer-Dubowska)
  NCN OPUS 2016/21/B/NZ7/01758
  

Informacja o projekcie i dotychczasowych wynikach

Chroniczne stany zapalne są uznanymi  czynnikami  ryzyka wielu nowotworów.

Z tego powodu niesteroidowe leki przeciwzapalne (NSLPZ) są rozważane, a niektóre  z nich już stosowane w profilaktyce niektórych nowotworów np. raka jelita grubego.

Badania przeprowadzone w ramach aktualnie realizowanego projektu, a także wcześniejsze wykonane przez zespół Katedry i Zakładu Chemii Organicznej UMP, wykazały, że syntetyczna pochodna oksymu naturalnie występującego kwasu oleanolowego z grupą morfolidową w pozycji C17 skutecznie hamuje  ścieżki sygnałowe związane  z indukcją stanów zapalnych w komórkach raka wątroby (HCC). Co więcej  połączenie tego związku  z NSLPZ,  aspiryną,  indometacyną lub diklofenakiem ten efekt potęguje. W komórkach rakowych pod ich wpływem hamowana jest ścieżka sygnałowa NF-κB i jednocześnie Nrf2 czego skutkiem jest zmniejszona proliferacja tych komórek in vitro oraz zmniejszenie guzów in vivo. Nadekspresja Nrf2 charakteryzująca wiele  komórek  rakowych w tym HCC,  wiąże się z chemio- i radio-opornością. W komórkach prawidłowych wątroby  te same koniugaty  indukcją  ścieżkę Nrf2 co może być istotne w wykorzystaniu tych związków w profilaktyce nowotworów wątroby ze względu na  zwiększoną syntezy białek cytoprotekcyjnych.

Dane te dowodzą, że hybrydy nowych pochodnych kwasu oleanolowego z NSLPZ mają potencjał zarówno chemioterapeutyczny jak i chemioprewencyjny, co perspektywicznie może przynieść efekt praktyczny społeczny i gospodarczy.

Publikacje

1. Krajka-Kuźniak Violetta, Bednarczyk-Cwynar Barbara, Paluszczak Jarosław, Szaefer Hanna, Narożna Maria, Zaprutko Lucjusz, Baer-Dubowska Wanda. Oleanolic acid oxime derivatives and their conjugates with aspirin modulate the NF-κB-mediated transcription in HepG2 hepatoma cells. Bioorg. Chem.  2019: Vol. 93, art. 103326
2. Krajka-Kuźniak Violetta, Bednarczyk-Cwynar Barbara, Narożna Maria, Szaefer Hanna, Baer-Dubowska Wanda.  Morpholide derivative of the novel oleanolic oxime and succinic acid conjugate diminish the expression and activity of NF-κB and STATs in human hepatocellular carcinoma cells. Chem. Biol. Interact.  2019 : Vol. 311, art. 108786
3. Narożna Maria, Krajka-Kuźniak Violetta, Kleszcz Robert, Bednarczyk-Cwynar Barbara, Szaefer Hanna, Baer-Dubowska Wanda. Activation of the Nrf2 response by oleanolic acid oxime morpholide (3-hydroxyiminoolean-12-en-28-oic acid morpholide) is associated with its ability to induce apoptosis and inhibit proliferation in HepG2 hepatoma cells. Eur. J. Pharmacol. 2020 : Vol. 883, art. 173307 [s. 1-11].
4. Narożna Maria, Krajka-Kuźniak Violetta, Bednarczyk-Cwynar Barbara, Kleszcz Robert, Baer-Dubowska Wanda.  The effect of novel oleanolic acid oximes conjugated with indomethacin on the Nrf2-ARE and NF-κB signaling pathways in normal hepatocytes and human hepatocellular cancer cells. Pharmaceuticals  2021 : Vol. 14, nr 1, art. 32 [s. 1-18].
5. Narożna Maria, Krajka-Kuźniak Violetta, Bednarczyk-Cwynar Barbara, Kucińska Małgorzata, Kleszcz Robert, Kujawski Jacek, Piotrowska-Kempisty Hanna, Plewiński Adam, Murias Marek, Baer-Dubowska Wanda. Conjugation of diclofenac with novel oleanolic acid derivatives modulate Nrf2 and NF-_KB activity in hepatic cancer cells and normal hepatocytes leading to enhancement of its therapeutic and chemopreventive potential. Pharmaceuticals 2021 : Vol. 14, nr 7, art. 688 [s. 1-27].
6. Baer-Dubowska Wanda, Narożna Maria, Krajka-Kuźniak Violetta. Anti-cancer potential of synthetic oleanolic acid derivatives and their conjugates with NSAIDs. Molecules.  2021 : Vol. 26, nr 16, art. 4957 [s. 1-13].
7. Narożna Maria, Krajka-Kuźniak Violetta, Kleszcz Robert, Baer-Dubowska Wanda. Indomethacin and diclofenac hybrids with oleanolic acid oximes modulate key signaling pathways in pancreatic cancer cells. Int. J. Mol. Sci. 2022 : Vol. 23, nr 3, art. 1230 [s. 1-20].
   
   
   • Ścieżka Nrf2-ARE jako chemoprewencyjny i/lub terapeutyczny punkt uchwytu naturalnie występujacych fitozwiązków w nowotworach wątroby i trzustki
     (2017-2021; kierownik - dr hab. Violetta Krajka-Kuźniak, prof. UM)
     NCN OPUS 2016/21/B/NZ5/01390

   Informacja o projekcie i dotychczasowych wynikach

   Nowotwory wątroby i trzustki należą do najgorzej rokujących i charakteryzują się najwyższymi wskaźnikami śmiertelności, co wynika z ich oporności na aktualnie dostępne terapie, a także brak symptomów umożliwiających wczesną diagnostykę.

   Poszukiwanie alternatywnych strategii, zarówno w odniesieniu do profilaktyki jak i terapii, obejmuje oddziaływanie naturalnie występujących związków na szlaki sygnałowe m.in.  Nrf2-ARE, którego aktywacja wiąże się z indukcją ekspresji enzymów i białek działających cytoprotekcyjnie. Wcześniejsze badania wykazały, że fitozwiązki z grupy chalkonów (ksantohumol), stilbenów (resweratrol), produktów degradacji glukozynolanów (indolo-3-karbinol, izotiocyjanian fenetylu), wykazują zdolność modulacji ścieżki Nrf2-ARE w komórkach nowotworowych wątroby. Badania przeprowadzone w ramach projektu wskazują, że lepsze efekty chemoprewencyjne lub wspomagające chemioterapię można uzyskać stosując zamiast pojedynczych fitozwiązków ich kombinacje, a zwłaszcza ksantohumolu i izotiocyjanianu fenetylu. 

   Podjęcie tych badań w projekcie pozwoli na weryfikację takiego podejścia w odniesieniu do komórek nowotworowych wątroby i trzustki, co perspektywicznie może przynieść efekt praktyczny, społeczny i gospodarczy.

    

   Publikacje

   1. Krajka-Kuźniak Violetta, Cykowiak Marta, Szaefer Hanna, Kleszcz Robert, Baer-Dubowska Wanda. Combination of xanthohumol and phenethyl isothiocyanate inhibits NF-κB and activates Nrf2 in pancreatic cancer cells. Toxicol. In Vitro 2020: Vol. 65, art. 104799.
   2. Cykowiak Marta, Krajka-Kuźniak Violetta. Nrf2 jako terapeutyczny punkt uchwytu w profilaktyce i terapii chorób cywilizacyjnych. Nrf2 as therapeutic target in prevention and therapy of civilization diseases.Farm. Współcz. 2019: T. 12, nr 1, s. 42-49. 
   3. Krajka-Kuźniak Violetta, Cykowiak Marta, Baer-Dubowska Wanda. Phytochemical combinations modulate the activation of Nrf2 and expression of SOD in pancreatic cancer cells more efficiently than single plant components. Proceedings (MDPI) 2019 : Vol. 11, nr 1, art. 22 [s. 1-4].
   4. Cykowiak Marta, Krajka-Kuźniak Violetta, Baer-Dubowska Wanda. Combinations of phytochemicals more efficiently than single components activate Nrf2 and induce the expression of antioxidant enzymes in pancreatic cancer cells. Nutr. Cancer 2021, [s.1-16].
   5. Cykowiak Marta, Krajka-Kuźniak Violetta, Kleszcz Robert, Kucińska Małgorzata, Szaefer Hanna, Piotrowska-Kempisty Hanna, Plewiński Adam, Murias Marek, Baer-Dubowska Wanda. Comparison of the impact of xanthohumol and phenethyl isothiocyanate and their combination on Nrf2 and NF-_KB pathways in HepG2 cells in vitro and tumor burden in vivo. Nutrients 2021 : Vol. 13, nr 9, art. 3000 [s. 1-28]
   6. Cykowiak Marta, Krajka-Kuźniak Violetta. Role of Nrf2 in pancreatic cancer. Antioxidants. 2021 : Vol. 11, nr 1, art. 98 [s. 1-19].
   7. Cykowiak Marta, Kleszcz Robert, Kucińska Małgorzata, Paluszczak Jarosław, Szaefer Hanna, Plewiński Adam, Piotrowska-Kempisty Hanna, Murias Marek, Krajka-Kuźniak Violetta. Attenuation of pancreatic cancer in vitro and in vivo via modulation of Nrf2 and NF-κB signaling pathways by natural compounds. Cells. 2021 : Vol. 10, nr 12, art. 3556 [s. 1-31].
   
    
   • Ocena synergistycznego działania przeciwnowotworowego równoczesnej
     inhibicji ścieżki sygnałowej Wnt i metabolizmu energetycznego glukozy w
     komórkach raka języka
     (2019-2020; kierownik - dr Robert Kleszcz)
     NCN MINIATURA 2019/03/X/NZ7/00650

Publikacje:

1. Kleszcz Robert, Paluszczak Jarosław. The combinatorial inhibition of Wnt signaling and Akt kinase is beneficial for reducing the survival and glycolytic activity of tongue cancer cells. J. Oral Pathol. Med. 2022: 51(3), 231-239

2. Kleszcz Robert, Paluszczak Jarosław. The Wnt signaling pathway inhibitors improve the therapeutic activity of glycolysis modulators against tongue cancer cells. Int. J. Mol. Sci. 2022: 23(3), 1248

3. Kleszcz Robert. Advantages of the Combinatorial Molecular Targeted Therapy of Head and Neck Cancer-A Step before Anakoinosis-Based Personalized Treatment. Cancers 2023: 15(17), 4247

Projekt finansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju: