PAN informacje

Zapraszamy do poznania wybranych odkryć i wynalazków opatentowanych przez naukowców pracujących w instytutach Polskiej Akademii Nauk. Prezentacje dotyczą następującej problematyki: genu plazmidowego i kodowanego przez ten gen enzymu amylolitycznego; sekwencji dwuniciowego ATN-RNA i zastosowania sekwencji w terapii guzów mózgu; białka chimerycznego i sposobu jego otrzymywania, transgenicznej rośliny.

Sekwencja dwuniciowego ATN-RNA, interwencja interferencyjnym RNA (iRNAi)
oraz zastosowanie sekwencji dwuniciowego ATN-RNA w terapii guzów mózgu
Instytut Chemii Bioorganicznej PAN

Przedmiotem wynalazku są:

• sekwencja dwuniciowego ATN-RNA,
• interwencja interferencyjnym RNA (iRNAi), czyli sposób podania sekwencji dwuniciowego ATN-RNA i zastosowanie sekwencji dwuniciowego ATN-RNA w terapii guzów mózgu,
• sposób przygotowania ATN-RNA.

ATN-RNA jest to dwuniciowy RNA powodujący inhibicję w syntezie białka tenascyny-C (TN-C), działający według mechanizmu interferencji RNA (RNAi). Obecność TN-C stwierdza się w wielu rodzajach guzów mózgu i innych narządów, a poziom ekspresji tego białka skorelowany jest ze stopniem złośliwości nowotworów mózgu. Ze względu na związek TN-C z rozwojem nowotworów, możliwa jest specyficzna degradacja mRNA tego białka w terapii nowotworowej.

Glejaki złośliwe mózgu należą do najtrudniejszych w leczeniu nowotworów i w krótkim czasie doprowadzają do zgonu chorego. Wynika to z ich niekontrolowanej proliferacji, inwazyjnego wzrostu, polegającego na naciekaniu sąsiadujących tkanek mózgu, braku apoptozy i dynamicznej angiogenezy. Nie jest możliwe ich całkowite chirurgiczne usunięcie. Pomimo skojarzonego leczenia chirurgicznego z radio- i chemoterapią udaje się osiągnąć jedynie ograniczony sukces terapeutyczny w postaci kilkumiesięcznego wydłużenia okresu przeżycia. Wprowadzenie metod terapii genowej oraz stosowanie różnych typów szczepionek przeciwko glejakom nie wpłynęło w znaczącym stopniu na wyniki leczenia.

Dwuniciowy ATN-RNA, charakteryzuje się tym, że zawiera fragment sekwencji mRNA tenascyny-C w pozycjach nukleotydowych od 406-569 i tworzy dwuniciowy ATN-RNA (dsRNA) z sekwencją RNA komplementarną, przy czym sekwencja ma długość ponad 150 nukleotydów.

Celem wynalazku jest wykorzystanie fragmentu mRNA tenascyny-C (ATN-RNA w terapii wysokozłośliwych guzów mózgu, w szczególności glioblastoma multiforme, astrocytoma lub anaplastic astrocytoma, anaplastic oligoastrocytoma lub oligodendroglioma. Szczególnie glioblastoma multiforme, cechuje się nadmierną angiogenezą indukowaną przez wiele czynników, wśród których najlepiej udokumentowanym jest tenascyna C.

Przedmiotem wynalazku jest również sposób podania terapeutycznego RNA z wykorzystaniem interwencji interferencyjnym RNA (iRNAi), polegający na śródoperacyjnym podaniu terapeutyku. Przygotowany preparat jest wstrzykiwany do loży pooperacyjnej powstałej w wyniku usunięciu guza mózgu. Spodziewanym efektem jest obniżenie poziomu ekspresji tenascyny-C, a co za tym idzie zahamowanie rozwoju guza mózgu.

Kolejnym przedmiotem wynalazku jest także metoda przygotowania ATN-RNA do podania śródoperacyjnego w celu inhibicji tenascyny-C i rozwoju guzów mózgu u ludzi.

ATN-RNA przygotowany jest w wyniku transkrypcji in vitro z użyciem polimerazy T7 oraz T3 na matrycy ATN-DNA.

Białko chimeryczne, sekwencja, konstrukt, komórka roślinna,
sposób otrzymywania białka chimerycznego, transgenicznej rośliny, transgeniczna roślina
Instytut Parazytologii PAN im. Witolda Stefańskiego

Przedmiotami wynalazku są białko chimeryczne, sekwencja, konstrukt, komórka roślinna, sposób otrzymywania białka chimerycznego, transgenicznej rośliny, transgeniczna roślina oraz zastosowanie transgenicznych roślin do wytwarzania szczepionek doustnych. Ogólnie wynalazek dotyczy sposobu wywoływania odpowiedzi immunologicznej, obejmującego podawanie szczepionki przez układ pokarmowy. Przedmioty wynalazku służą do otrzymywania szczepionek doustnych przeciwko motylicy wątrobowej (Fasciola hepatica). Choroba wywołana przez tę przywrę (fascjoloza) powoduje spadek masy ciała zarażonych zwierząt, spadek wydajności w produkcji mleka, obniżenie płodności a także może prowadzić do śmierci żywiciela. Globalne roczne straty w hodowli wywołane fascjolozą szacowane są na 3 miliardy $ USA.

Najważniejszym z punktu widzenia ekonomicznego gatunkiem zwierząt gospodarskich atakowanych przez motylicę wątrobową w Polsce, jest bydło. Inwazje F. hepatica występują często również u owiec i przeżuwaczy dziko żyjących, w szczególności u żubrów. Do tej pory brak jest komercyjnie dostępnej, skutecznej szczepionki, chociaż podejmowanych było wiele prób uzyskania białek antygenowych F. hepatica poprzez ich ekspresję w komórkach bakterii i drożdży. Bioreaktory roślinne są znacznie tańsze i bezpieczniejsze. Białka powstające w komórce roślinnej na bazie egzogennego DNA mają identyczny skład aminokwasów, ulegają podobnym modyfikacjom oraz uzyskują analogiczne właściwości do tych pojawiających się w procesie patogenezy w zarażonym organizmie.

Szczególnym celem wynalazku było dostarczenie białek chimerycznych, które zawierałyby wybrane antygeny pochodzące z proteinazy cysternowej izolowanej z Fasciola hepatitca i mogłyby być wykorzystane do szczepień przeciwko motylicy wątrobowej, a także narzędzi pozwalających na ich ekspresję, zwłaszcza w układach roślinnych. Uzyskane wg procedury objętej patentem transgeniczne rośliny wytwarzające proteazę cysternową motylicy mogą służyć jako szczepionka wywołująca odporność zwierząt hodowlanych na zarażenie tym pasożytem.

W wyniku przeprowadzonych doświadczeń, po raz pierwszy w świecie udowodniono, że możliwe jest uodpornienie przeżuwaczy przeciwko inwazji F. hepatica przez podanie zdefiniowanej antygenowo szczepionki drogą pokarmową lub przez błony śluzowe. U cieląt i jagniąt, którym podano dwukrotnie, w odstępach 4 tygodni, liofilizowaną sałatę z ekspresją proteazy cysternowej przywry a po miesiącu zarażono metacerkariami pasożyta rozwinęło znacznie mniej przywr niż u zwierząt kontrolnych, które otrzymywały identyczne dawki lioflizatu zwykłej sałaty. Zwierzęta szczepione wykazywały mniejsze uszkodzenia wątroby a przywry odnalezione w ich drogach żółciowych wykazywały obniżoną rozrodczość. Podkreślić należy, że w przeprowadzonych doświadczeniach nie stosowano żadnych adjuwantów.

Gen plazmidowy, sposób otrzymywania tego genu,
kodowany przez ten gen enzym amylolityczny oraz jego zastosowanie
Instytut Biochemii i Biofizyki PAN

Bakterie fermentacji mlekowej zdolne są do wykorzystywania wielu różnych cukrów jako źródeł węgla i energii (De Vos W. 1996. Antonie van Leeuwenhoek 70:223). W znakomitej większości są to cukry proste i dwucukry. Zdolność bakterii fermentacji mlekowej do katabolizmu węglowodanów jest szeroko wykorzystywana w procesach biotechnologicznych związanych z produkcją żywności. Jednym z nich jest wytwarzanie fermentowanych produktów mlecznych. Głównym cukrem w mleku jest laktoza, efektywnie katabolizowane przez bakterie fermentacji mlekowej (Bardowski J. 1995. Przegląd Mleczarski 11:315). Innym naturalnym surowcem, obok mleka, wykorzystywanym do produkcji artykułów żywnościowych są rośliny. WT materiałach roślinnych jednak, w odróżnieniu od mleka, występują głównie wielocukry, takie jak celuloza czy skrobia. Stąd w mikrobiologicznej konwersji surowców roślinnych znajdują zastosowanie te drobnoustroje, które wykazują zdolności celulolityczne bądź amylolityczne. Wśród bakterii fermentacji mlekowej nie występują takie, które potrafią degradować celulozę. Natomiast zdolność do degradacji skrobi u tej grupy bakterii jest właściwością ograniczoną zasadniczo do nielicznych szczepów z rodzaju Lactobacillus (cyt. za Giraud E., i wsp. 1994. Appl. Environ. Microbiol. 60:4319). Niektóre bakterie z tego rodzaju, należące do gatunków L. plantarum, L. amylophilus czy L. amylovorus wytwarzają a-amylazę (Fitzsimons A. and 0'Connell. 1994. FEMS Microbiol. Letts. 116:137; Pompeyo CC, i wsp. 1993. Appl. Microbiol. Biotechnol. 40:266).

Stwierdzono, że poza szczepami z rodzaju Lactobacillus, również niektóre szczepy naturalnie występujące w przyrodzie z rodzaju Lactococcus wykazują tę zdolność. Zaobserwowano bowiem, że wśród szczepów Lactococcus izolowanych z ich naturalnych środowisk bytowania, możliwe jest znalezienie szczepów, które zdolne są do degradacji skrobi (Domań M., E. Czerniec, Z. Targoński and J. Bardowski. (2000), Food Biotechnology 17:67, Elseoier Science B.V., Amsterdam). Nieoczekiwanie okazało się, iż również inne szczepy, zwłaszcza z gatunku Lactococcus lactis, po wprowadzeniu do nich odpowiedniej struktury genu według wynalazku, są w stanie produkować kodowany przez ten gen nowy enzym amylolityczny, ulegający sekrecji do środowiska.