Forum Akademickie, 07-08, 2004
I daleko, i blisko
Komórki układu odpornościowego mogą dotrzeć do guza, ale tam są uśmiercane. Wydaje nam się, że już wiemy, jaka substancja jest za to odpowiedzialna, a teraz prowadzimy badania nad pewnymi rekombinowanymi cząsteczkami, które mogą się okazać skuteczną bronią.

Rozmowa z prof. dr hab. Bożeną Kamińską-Kaczmarek, biologiem, laureatką konkursu Subsydia dla uczonych FNP 2004

Jeszcze w czwartej klasie licealnej myślałam, że będę studiować historię albo archeologię. Mój tata i dziadek interesowali się historią Polski, mimo że zawodowo zajmowali się czym innym. Czytałam mnóstwo książek dotyczących starożytności, historii Anglii, obu Ameryk. Na parę miesięcy przed maturą zdałam sobie jednak sprawę, że chciałabym robić coś bardziej pożytecznego. Bezpośrednim impulsem stał się artykuł prof. Wiesława Jędrzejczaka, który był mentorem mego późniejszego męża i mocno wpłynął także na jego zainteresowania. Artykuł w piśmie młodzieżowym dotyczył interferonu - substancji hamującej wzrost komórek, zatem być może mającej działanie przeciwnowotworowe. Pomyślałam, że historia nie przyniesie mi takiej ekscytacji, jak poznawanie problemów biologicznych, których rozwiązania mogą mieć znaczenie praktyczne. Rozważałam studiowanie medycyny, ale wydawało mi się, że nie potrafię znieść stresu związanego z pracą lekarza.

- Jak rozumiem, zajmuje się Pani zagadnieniami kluczowymi dla medycyny, ale z dala od łóżka chorego?

- Tak. W czasie studiów na biologii zafascynowały mnie koncepcje mówiące, że być może komórki nowotworowe są podobne do komórek embrionalnych - w swojej zdolności do ciągłych podziałów, braku zróżnicowania - i wybrałam sobie jako specjalizację embriologię, a dodatkowo genetykę. Studiowałam w bardzo dobrym okresie, kiedy obie te dziedziny żywo się rozwijały, przynosząc ciągle nowe odkrycia. Skończyłam studia w roku 1985. Pojawiało się wtedy mnóstwo publikacji o onkogenach, czyli takich genach, które jeżeli są zmienione, to ich produkty powodują, że komórka staje się nowotworowa. Ogromnie powiększała się wiedza o czynnikach wzrostowych, czyli substancjach, które w ogóle kontrolują namnażanie się komórek i o mechanizmie ich działania.

- Weszła Pani od razu w samo sedno współczesnej biologii...

- Miałam dużo szczęścia. Bardzo aktywnie działało Studenckie Koło Genetyków. Przygotowywaliśmy referaty na temat embriogenezy - co się np. dzieje, kiedy komórka zarodka wymyka się spod kontroli? Miałam kontakty z embriologami z Akademii Medycznej, od których dostawałam najnowsze publikacje. Ośmieliłam się, jeszcze jako studentka, napisać "przeglądówkę" o roli onkogenów i mechanizmach proliferacji komórek - na podstawie lektury wielu artykułów w języku angielskim, streszczając i systematyzując ich zawartość. Praca została opublikowana, a mnie zaproszono z referatem na konferencję, gdzie prezentowałam całą tę wiedzę. Dzisiaj widzę, że to wymagało... tupetu.

- Świadczyło o Pani autentycznej pasji naukowej, ale i o dobrych stosunkach na wydziale biologii.

- Rzeczywiście, nigdy nie ograniczano mojej aktywności. Pozwalano mi robić to, co proponowałam.

- Wyobrażam sobie, że proponowała Pani rzeczy ważne i robiła to śmiało. Proszę powiedzieć o tych kolejnych propozycjach, tj. o rozwoju swoich badań.

- Nauka jest dla mnie obszarem znaków zapytania. Każdy wywołuje dreszcz - ciekawości i chęci, żeby spróbować odpowiedzieć. Ponieważ wiedziałam, że chcę się zajmować czymś, co może przynieść skutki praktyczne, w medycynie, zgłosiłam się do zespołu pani prof. Barbary Grzelakowskiej-Sztabert w Instytucie Biologii Doświadczalnej. Od początku pracuję w tym samym instytucie. Badano tam, jak pewne substancje, podejrzewane o to, że mogą mieć działanie przeciwnowotworowe, zachowują się w organizmie. Robiono to dosyć prostymi metodami biochemicznymi, mnie marzyły się bardziej wyrafinowane, które znałam z publikacji, ale sama praca naukowa dostarczała mi wielkiej radości. Potem zainteresowały mnie sprawy bardziej podstawowe - badanie mechanizmów kontrolujących podział komórek.

- Przyszedł czas na te bardziej wyrafinowane metody?

- Z moim przyszłym mężem Leszkiem Kaczmarkiem zaczęliśmy badać ekspresję genów, to była już biologia molekularna. Korzystaliśmy ze sprzętu w sąsiednim Instytucie Onkologii, a nasze pierwsze urządzenie, pozwalające zobaczyć DNA, zrobiliśmy sami z lampy ultrafioletowej, przywiezionej przez Leszka z zagranicy i... foremki do ciasta oklejonej folią. Przez pierwszych dziesięć lat właściwie urządzaliśmy miejsce pracy, zabiegając gdzie się dało o pieniądze na aparaturę. Ale, oczywiście, badania przynosiły już pewne rezultaty. Skoro wiadomo było, że to onkogeny powodują przekształcenie się komórki prawidłowej w nowotworową, trzeba się było im bliżej przyjrzeć, schodząc na poziom molekularny.

- Czy gdzie indziej w Polsce robiono podobne badania i jak to się miało do poziomu światowego?

- W 1987 roku podobne badania prowadzono w kilku miejscach Polski, m.in. w Instytucie Onkologii (starałam się tam o pracę po studiach). Natomiast na świecie były one już bardzo zaawansowane, na innych komórkach, innych modelach. W początkach lat osiemdziesiątych zidentyfikowano konkretne geny odpowiedzialne za namnażanie się komórek. Wiadomo było, że jeżeli takie geny ulegają mutacji, to cykl zostaje zaburzony i komórka zaczyna dzielić się w nieskończoność, ale szczegółowe mechanizmy nie były jeszcze wyjaśnione.

- Jak dużo jest onkogenów w komórkach?

- Trudno podać konkretną liczbę, tym bardziej że lista nie jest zamknięta i coraz to ujawniają się nowe geny. Na podstawie wyników innych uczonych i naszych badań sformułowaliśmy hipotezę, że istnieje swego rodzaju hierarchia. Pewne klasy genów, odpowiedzialne za poszczególne "programy" - np. różnicowania albo śmierci komórki - są sterowane przez geny nadrzędne. Nam się udało wytypować kilka takich głównych genów, dyrygujących całymi programami i na nich się skupiliśmy. W zależności od stanu komórki, od tego, czy ona się dzieli, czy nie, czy jest uszkodzona, czy zdrowa, ten sam czynnik może wywołać różne skutki.

- Czy hipoteza Państwa była oryginalna?

- Myślę, że była dość oryginalna. Kiedy ją sformułowaliśmy, przekonanie o istnieniu genów nadrzędnych - a zwłaszcza o tym, że te same czynniki, w zależności od kontekstu, mogą mieć odmienny wpływ na procesy życiowe komórek - nie było powszechnie uznawane. Leszek Kaczmarek miał wtedy duże kłopoty z publikowaniem danych wskazujących, że te same geny, które ulegają aktywacji w cyklu komórkowym i nowotworach, uczestniczą także w procesach uczenia się i pamięci. Nasze drogi naukowe później się rozeszły. Mój małżonek skoncentrował się na badaniu genów "dyrygujących" właśnie procesami uczenia się i pamięci, a ja próbowałam odpowiedzieć na pytanie, czy i które z tych genów uczestniczą w wywoływaniu śmierci komórki. Na początku lat dziewięćdziesiątych pojawiły się pierwsze informacje o molekularnych mechanizmach tzw. programowanej śmierci komórkowej. Komórka, aby cały organizm był bezpieczny, ma zakodowany program umożliwiający jej samobójstwo. Kiedy jest uszkodzona, zanim np. przekształci się w komórkę nowotworową, może uruchomić program samozniszczenia, zwany apoptozą. Podejmując badania nad mechanizmami apoptozy kierowałam się przekonaniem, że być może udałoby się wytypować najbardziej istotne czynniki, które powodują włączanie bądź wyłączanie tego programu śmierci komórkowej.

- I udało się?

- Udało się. W kilku pracach udowodniliśmy, że indukcji apoptozy w różnych sytuacjach, np. śmierci komórek nerwowych po drgawkach albo wywoływanej lekiem śmierci komórek nowotworowych, towarzyszy indukcja tego samego czynnika transkrypcyjnego. Dzięki temu, że zyskaliśmy nowe możliwości badawcze, m.in. hamowania lub zwiększania ekspresji genów w dowolny sposób, będziemy mogli prześledzić i zrozumieć wszystkie mechanizmy ich działania. To, co teraz w moim zespole chcemy robić, co zostało zgłoszone w konkursie o subsydium, to tworzenie wariantów pewnych genów, po to, by zmieniać ich produkty, tj. białka. Możemy tak zmodyfikować komórkę, że "unieczynnimy" w niej pojedyncze białko i zobaczymy, co się wtedy dzieje. Jest to już nie tylko rejestrowanie korelacji jednego zdarzenia z drugim, ale poznawanie ich związku przyczynowo-skutkowego.

- Procesy te są ogromnie złożone. Czy wiele czynników istotnych lub decydujących o ich przebiegu uczeni już poznali? Czy potrafią na nie wpływać?

- Znamy paręset czynników transkrypcyjnych. Połowa z nich jest bardzo ważna, sto jest superważnych, a pięćdziesiąt hiperważnych. Te ostatnie decydują o wszystkim, co się dzieje w komórce. Przy czym jest to jeszcze bardziej złożone, ponieważ to samo białko w jednej komórce pełni jakąś rolę, a w innej, np. zmienionej nowotworowo, zupełnie inną. W każdym razie badanie tych ról przybliża nas do poznania także procesów nowotworzenia.

- Wiem, że te interesują Panią najbardziej. Czy do ich zadowalającego wyjaśnienia, a w ślad za tym - możliwości skutecznej terapii, jest jeszcze daleko?

- I daleko, i blisko. Badamy np. pewną substancję, która wywołuje śmierć w komórkach glejaków (pochodzących z guzów mózgu, bardzo trudnych w leczeniu). Potrafimy wywołać śmierć komórek in vitro. Żeby jednak stwierdzić, czy ta substancja działa tak samo w organizmie żywym, trzeba użyć zupełnie innych modeli badawczych. Trzeba szczurowi wszczepić do mózgu komórki nowotworowe, podziałać na nie ową substancją i zobaczyć, co się dzieje. Wstępne tego rodzaju badania pokazały, że "nasza" substancja po dwudziestu czterech godzinach ulega metabolizmowi i znika z organizmu. Musimy więc jeszcze popracować nad tym, jak zapewnić jej stały wysoki poziom. Dopiero pozytywne wyniki badań na zwierzętach mogą mieć duże implikacje kliniczne. Uzyskaliśmy szereg wyników pozwalających zrozumieć, jak umierają komórki glejaka. Np. taki, że jeżeli w komórkach guzów mózgu dojdzie do mutacji w genie p53, który jest nazywany "strażnikiem genomu", terapie obecnie stosowane w ogóle nie działają, ponieważ program samozniszczenia jest zablokowany. Należałoby zatem przed zastosowaniem terapii sprawdzić, czy komórki pacjenta są zdolne na nią odpowiedzieć. Musimy pamiętać, że komórki nowotworowe to ciągle komórki naszego organizmu. Zmienione są w nich pewne procesy, np. zachodzą szybciej albo ich regulacja jest inna niż normalnie. W związku z tym selektywność, pozwalająca oddziaływać tylko na komórki nowotworowe, jest jednym z najtrudniejszych problemów. Musimy przede wszystkim zidentyfikować wszystko, co je różni od komórek prawidłowych. Ostatnio został ogłoszony projekt KBN - tzw. grant zamawiany - na badanie oddziaływań komórki nowotworowej z komórkami gospodarza. Komórki nowotworowe, by móc się rozwijać, uruchamiają wiele rozmaitych mechanizmów. Wyłączają np. układ odpornościowy, który powinien je zwalczać, w ten sposób, że najpierw odróżnicowują się, niejako maskują, przez co trudniej je rozpoznać, a następnie wydzielają substancje blokujące nasz układ odpornościowy. Potrafią także przyciągać naczynia krwionośne, żeby zapewnić sobie odżywianie.

- Projekt, o którym Pani mówi, ma służyć dokładnemu poznaniu wszystkich tych oddziaływań?

- Tak jest, a ponadto znalezieniu nowych strategii przeciwdziałania im. Poszukiwania idą w dwu kierunkach. Z jednej strony chcielibyśmy wzmocnić układ odpornościowy, z drugiej - jakoś wyznakować komórkę nowotworową, żeby stała się bardziej obca, przez to łatwiej rozpoznawalna dla układu odpornościowego. Rozwija się ostatnio dziedzina immunoterapii, w której próbuje się m.in. wytworzyć specyficzne przeciwciała, które działałyby tylko na komórki nowotworowe. Czasami jeszcze dodatkowo sprzęga się takie przeciwciało z jakąś substancją toksyczną, dostarczaną przez nie wyłącznie do komórek nowotworowych. Dla nas ten projekt jest bardzo atrakcyjny, ponieważ guzy mózgu, którymi głównie się zajmujemy, są od tej strony bardzo słabo poznane. Okazuje się np., że komórki układu odpornościowego mogą dotrzeć do guza, ale tam są uśmiercane. Wydaje nam się, że już wiemy, jaka substancja jest za to odpowiedzialna, a teraz prowadzimy badania nad pewnymi rekombinowanymi cząsteczkami, które mogą się okazać skuteczną bronią i chcielibyśmy uzbroić w nią limfocyty, tj. komórki układu odpornościowego.

- Znów zapytam, w jakim stopniu to jest oryginalne?

- Zaglądałam niedawno na stronę internetową Narodowego Instytutu Zdrowia w Bethesda (USA) i zobaczyłam, że prowadzą tam duży program badawczy, mający na celu określenie mechanizmów immunologicznych związanych z guzami mózgu. Wydaje mi się, że możemy zaproponować zarówno pewną koncepcję tych mechanizmów - na poziomie molekularnym, tzn. podstawowych reakcji zachodzących na styku: komórka nowotworowa a całe środowisko mózgu - jak i narzędzia doświadczalne, które wytworzyliśmy sobie do tych badań.

- Który kierunek może przynieść "ostateczne rozwiązanie" - osłabianie komórek nowotworowych czy wzmacnianie układu odpornościowego?

- Trudno przewidzieć. Podejrzewamy pewien związek chemiczny o to, że działa zarówno na te pierwsze, jak i na otoczenie guza, żeby produkowało mniej substancji potrzebnych do jego wzrostu. To jest nasz "gorący temat", zamierzamy włożyć wiele wysiłku w rozwiązanie tego problemu. Jesteśmy biologami molekularnymi, pracujemy z białkami, z DNA, ewentualnie z komórkami. W pewnym momencie, gdy już sporo wiemy o tych podstawowych reakcjach, musimy sprawdzić, jak to działa na poziomie organizmu, co, jak mówiłam, wymaga innego modelu doświadczalnego. Takim modelem jest wszczepianie komórek guza mózgu - glejaka do mózgu szczura, zawsze w to samo miejsce, zawsze tyle samo komórek... Musi to być absolutnie powtarzalne.

- A do tego daleko?

- Jako niepoprawna optymistka sadzę, że nie tak bardzo. Mam już pieniądze na aparaturę, szukam właściwej osoby do pracy, przeprowadziliśmy wstępne doświadczenia na myszach.

- Na co przeznaczy Pani subsydium?

- Subsydium składa się z części stanowiącej stypendium beneficjanta oraz dużej kwoty, którą przeznaczę na badania. Oprócz tego, wystarczy na trzyletnie stypendium dla doktoranta - już rozmawiałam z dwójką kandydatów - który zajmie się projektem związanym z mechanizmami oddziaływań komórek guzów mózgu z otoczeniem. Trzeba pamiętać, że dogłębne rozwiązanie istotnego problemu zajmuje zwykle kilka lat. Przez ten czas bardzo ciężko pracujemy, żeby potem opublikować wyniki w postaci naprawdę dobrej pracy, która zostanie zauważona przez czołówkę światową. Do najbardziej prestiżowych czasopism, jak "Nature" czy "Science", trudno nam się przebić. O każdą publikację w "Oncogene. albo "Journal of Biological Chemistry" walczyliśmy z recenzentami blisko rok. Odnoszę wrażenie, że ciągle prace z naszego rejonu świata postrzegane są jako gorsze. Skoro pyta pani o subsydium, ważne jest to, że będziemy mieć pieniądze na bieżące wydatki. Z instytutu dostajemy niewiele, wystarcza to na... pocztę, telefony, ksero i prawie nic więcej. Środki z KBN-u otrzymuje się zwykle po roku od złożenia wniosku o grant. Są one podzielone na kategorie, muszą być z góry przeznaczone na określony cel, co nie zawsze jest możliwe praktycznie dwa lata naprzód. Bardzo dobrze, że są, ale czasem w Polsce łatwiej zdobyć pieniądze na duży sprzęt niż na ten drobny albo na odczynniki. Współpracujemy z laboratorium w Berlinie i dostaliśmy stamtąd dziesięć linii komórek wyprowadzonych z ludzkich guzów, które trzeba hodować przez wiele miesięcy i stale mieć odczynniki do ich utrzymania. Najwięcej kosztuje mnie właśnie utrzymywanie hodowli komórkowej. Dzięki subsydium odetchnę od tego utrapienia.

- Jak się współpracuje naukowo z własnym mężem?

- Widzę w tym istotny walor, mianowicie to, że mąż rozumie, co to jest praca naukowa. Wie, że jest trudna, stresująca, że pochłania o wiele więcej czasu niż inna praca i często nie uwzględnia niedziel i świąt. Wie, jak bardzo taka praca absorbuje i godzi się z tym, że zamiast uprasować koszulę, muszę czasem przeczytać artykuł naukowy. Z perspektywy widzę dobre skutki tego, że w pewnym momencie nasze zainteresowania się zróżnicowały i rozeszły - oboje jesteśmy silnymi osobowościami, mogły nam więc grozić bardzo żywiołowe dyskusje. A to, że mnie się udaje godzić intensywną pracę naukową i wychowywać dziecko - jak myślę, z sukcesem, bo bardzo dobrze mu idzie - zawdzięczam partnerskiemu układowi w naszym małżeństwie. Oboje uznajemy, że praca naukowa jest tak samo ważna, nie ważniejsza, jak rodzina.

- Często rozmawiają Państwo o biologii?

- Zdaniem naszego syna - za często. Może znów będziemy bliżej współpracować, bo w pracowni męża powstają niepowtarzalne narzędzia badawcze, które przydałyby mi się do realizacji projektów.

- Czy u młodych współpracowników widzi Pani taki zapał, jaki oboje Państwa pchnął kiedyś na drogę naukową?

- Niestety, rzadko spotykam osoby tak ekscytujące się nauką, jak ja kiedyś. Staram się zbierać takie osoby wokół siebie, ale nie jest to łatwe, bo nie mamy zajęć ze studentami i tylko z rzadka trafiają do nas magistranci. Młodzi ludzie mają dzisiaj różne zainteresowania i mają też wiele możliwości ich realizacji. A nauką warto się zajmować z pasją, bo tylko wtedy można coś osiągnąć i mieć satysfakcję

Rozmawiała Magdalena Bajer

Prof. dr hab. Bożena Kamińska--Kaczmarek, biolog. Studia na Wydziale Biologii Uniwersytetu Warszawskiego, specjalność embriologia. Pracuje w Instytucie Biologii Doświadczalnej Polskiej Akademii Nauk im. Nenckiego w Warszawie, gdzie kieruje stworzoną przez siebie Pracownią Regulacji Transkrypcji. Zajmuje się biologią molekularną i fizjologią komórek zwierzęcych, w szczególności regulacją ekspresji genów zaangażowanych w procesy apoptozy komórek nowotworowych i neurodegeneracji. W 1997 roku uzyskała Nagrodę Prezesa Rady Ministrów za habilitację, w 2004 roku Subsydium Profesorskie FNP. Członkini Komitetu Cytobiologii PAN oraz sekretarz Komitetu Neurobiologii PAN. Autorka prac naukowych w czasopismach o wysokiej renomie i IF oraz popularnonaukowych. Promotorka pięciu przewodów doktorskich.

Źródło: http://www.forumakad.pl/archiwum/2004/07-08/23-bn-i_daleko_i_blisko.htm