Z przyjemnością informujemy, że prof. dr hab. Paweł Paszek z Zakładu Modelowania w Biologii i Medycynie IPPT PAN otrzymał grant OPUS-29 przyznany przez Narodowe Centrum Nauki (NCN). Projekt ma na celu zbadanie, w jaki sposób zmienność odpowiedzi immunologicznych pomiędzy pojedynczymi komórkami przyczynia się do skutecznej obrony organizmu przed infekcjami bakteryjnymi.
Regulacja zmienności komórkowej jako mechanizm przeciwbakteryjny w infekcji
Odpowiedzi układu odpornościowego na patogeny bakteryjne są z natury heterogeniczne – nawet genetycznie identyczne komórki odpornościowe mogą reagować w odmienny sposób na to samo zakażenie. Tradycyjnie taka zmienność była postrzegana jako niepożądany „szum biologiczny”. Coraz więcej danych wskazuje jednak, że heterogeniczność komórkowa stanowi regulowany i funkcjonalnie istotny element odpowiedzi obronnej gospodarza.
Nasze dotychczasowe badania pokazuja, że ważne patogeny przenoszone z żywnością, takie jak Listeria monocytogenes i Salmonella, aktywnie tłumią zmienność ekspresji kluczowych genów efektorowych w makrofagach, komórkach wrodzonej odpowiedzi odpornościowej. Z kolei warunki sprzyjające zróżnicowanym odpowiedziom immunologicznym – na przykład większa gęstość komórek – mogą wzmacniać odporność gospodarza. Obserwacje te stanowią podstawę projektu, którego celem jest badanie, jak heterogeniczność odpowiedzi immunologicznej kształtuje przebieg zakażenia.
Projekt będzie realizowany przez konsorcjum IPPT PAN oraz Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN. W IPPT PAN badania będą prowadzone w Laboratorium Modelowania w Biologii i Medycynie, dysponującym w pełni wyposażonymi laboratoriami BSL-2 oraz zaawansowaną infrastrukturą mikroskopową umożliwiającą analizę interakcji gospodarz–patogen na poziomie pojedynczych komórek. Instytut Nenckiego wniesie unikalne w skali kraju zaplecze genomiki, obejmujące transkryptomikę, epigenomikę oraz technologie sekwencjonowania pojedynczych komórek.
Zespołem badawczym kierować będzie prof. dr hab. Paweł Paszek, we współpracy z dr. hab. Bartoszem Wojtasiem, prof. Instytutu Nenckiego, kierownikiem Pracowni Sekwencjonowania. Projekt łączy genomikę pojedynczych komórek (scRNA-seq, scATAC-seq, multiome), obrazowanie na żywo oraz modelowanie matematyczne, aby zrozumieć, w jaki sposób zmienność sygnalizacji i ekspresji genów wpływa na przeżycie bakterii na poziomie pojedynczych komórek. Badania będą prowadzone w modelach zakażeń makrofagów i weryfikowane w modelach mysich, ze szczególnym uwzględnieniem dynamiki zakażeń na poziomie tkanek.
Łącząc modelowanie ilościowe z wysokorozdzielczymi danymi eksperymentalnymi, projekt ma na celu wypracowanie nowego paradygmatu odporności wrodzonej, w którym heterogeniczność komórkowa postrzegana jest jako regulowany i potencjalnie translacyjny mechanizm obronny. W dłuższej perspektywie wyniki te mogą przyczynić się do opracowania nowych strategii przeciwdrobnoustrojowych, wykorzystujących różnorodność odpowiedzi immunologicznych zamiast jej tłumienia.
