fot. Łukasz Bera, NCN.

Projekt PACMAN, otwierający nowy rozdział w terapii przeciwnowotworowej, jako jedyny otrzymał wsparcie w konkursie Wirtualnego Instytutu Badawczego (WIB). Do konsorcjum jednostek naukowych z Wrocławia i Warszawy, którego liderem jest nasza uczelnia, trafi niemal 73 mln zł, z czego niemal 30 mln zł otrzyma PWr.

Zespołem naukowym kierować będzie dr hab. inż. Marcin Poręba, prof. uczelni, który jest jednocześnie pomysłodawcą całego projektu. –  Politechnika Wrocławska poprowadzi jeden z największych i najbardziej ambitnych projektów onkologicznych realizowanych obecnie w Polsce – komentuje nasz badacz z Wydziału Chemicznego.

Na projekt PACMAN (Personalized Antibody–Drug Conjugates Activated by Matrix Metalloproteinases for Solid Tumors) przyznano dokładnie 72 854 995 zł dofinansowania w czwartym konkursie Wirtualnego Instytutu Badawczego (WIB), czyli jednego z najbardziej prestiżowych i wymagających instrumentów finansowania badań biomedycznych w kraju.

Propozycja naszego konsorcjum została oceniona najwyżej przez międzynarodowe jury ekspertów i jako jedyna została wybrana do finansowania. Tym samym znaleźliśmy się w elitarnym gronie zaledwie czterech przedsięwzięć dofinansowanych w całej historii programu WIB.

Badania, które mogą zrewolucjonizować walkę z nowotworami, potrwają 4,5 roku. Będą realizowane przez 99 naukowców z sześciu wiodących ośrodków naukowych z Wrocławia i Warszawy: Politechniki Wrocławskiej, Instytutu Biologii Doświadczalnej im. Nenckiego PAN, Instytutu Chemii Fizycznej PAN, Instytutu Immunologii i Terapii Doświadczalnej im. Hirszfelda PAN, Uniwersytetu Wrocławskiego oraz Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu.

Podmiotem zarządzającym programem WIB dla obszaru biotechnologia medyczna jest Sieć Badawcza Łukasiewicz – PORT Polski Ośrodek Rozwoju Technologii z siedzibą we Wrocławiu.

Dwa kluczowe ramiona badawcze: terapia i diagnostyka

– Nasz projekt to przykład nowoczesnych, w pełni interdyscyplinarnych badań biomedycznych, integrujących chemię, biologię, medycynę, immunologię, bioinformatykę oraz sztuczną inteligencję – opisuje prof. Marcin Poręba. – Jego kluczowym elementem będzie równoległa realizacja dwóch ściśle powiązanych ramion badawczych – terapeutycznego i diagnostyczno-predykcyjnego.

Pierwsze koncentruje się na opracowaniu nowej generacji koniugatów przeciwciało–lek (ADC, ang. antibody-drug conjugates), natomiast drugie obejmuje rozwój narzędzi diagnostycznych umożliwiających precyzyjną kwalifikację pacjentów do terapii.

– Takie podejście pozwala od samego początku projektować terapię w duchu medycyny personalizowanej, w której decyzje terapeutyczne podejmowane są na podstawie rzeczywistych cech molekularnych guza – wyjaśnia prof. Marcin Poręba z Politechniki Wrocławskiej.

Lek aktywowany w mikrośrodowisku guza

Głównym celem naukowców z Wrocławia i Warszawy będzie opracowanie innowacyjnej strategii leczenia nowotworów litych. – Są to m.in. rak trzustki, potrójnie ujemny rak piersi, czerniak czy rak płuca, czyli nowotwory o bardzo złym rokowaniu i ograniczonej skuteczności obecnych terapii – wylicza prof. Poręba.

Będzie się ona opierać na zaprojektowanych w projekcie PACMAN koniugatach ADC, które mają działać w sposób odmienny od większości obecnie stosowanych rozwiązań.

– Zamiast wymagać wnikania do wnętrza komórki nowotworowej, nowe leki będą aktywowane bezpośrednio w mikrośrodowisku guza, pod wpływem nadaktywnych enzymów, czyli metaloproteinaz macierzy pozakomórkowej – tłumaczy lider projektu.

Enzymy te są charakterystyczne dla agresywnych nowotworów i odpowiadają za przebudowę tkanki nowotworowej oraz jej inwazyjność. – Takie podejście daje szansę na zwiększenie skuteczności leczenia przy jednoczesnym ograniczeniu toksyczności dla zdrowych tkanek – mówi prof. Poręba.

Od chemii do badań przedklinicznych

Cały projekt będzie prowadzony zgodnie z pełną ścieżką badań translacyjnych – od podstawowych badań chemicznych po zaawansowane modele przedkliniczne. – Zaczniemy od syntezy bibliotek peptydowych i projektowania selektywnych łączników aktywowanych przez proteazy, z wykorzystaniem algorytmów sztucznej inteligencji – zapowiada naukowiec Politechniki Wrocławskiej.

fot. Łukasz Bera, NCN.

Następnie nowe koniugaty ADC będą testowane w badaniach komórkowych, na modelach trójwymiarowych oraz organoidach wyprowadzonych bezpośrednio z guzów pacjentów.

Kolejnym etapem będą badania in vivo, istotnie zwiększające wiarygodność przedklinicznej oceny bezpieczeństwa i farmakokinetyki opracowywanych terapii. – Równolegle będziemy prowadzić analizy ex vivo na materiale klinicznym pochodzącym od pacjentów – opisuje prof. Poręba.

Unikalny biobank

Niezwykle ważnym elementem projektu będzie stworzenie unikalnego w skali kraju biobanku. Znajdzie się w nim ponad 1000 próbek guzów litych oraz próbek krwi, wraz z pełnymi danymi klinicznymi.

Materiał biologiczny będzie pozyskiwany we współpracy z Dolnośląskim Centrum Onkologii oraz ośrodkami medycznymi w Warszawie.

– Zgromadzone próbki poddamy wielowymiarowej analizie molekularnej, obejmującej m.in. obrazową cytometrię masową, sekwencjonowanie RNA pojedynczych komórek, proteomikę, analizy metaboliczne i lipidomiczne – wymienia prof. Marcin Poręba.

Dane zostaną zintegrowane przy użyciu algorytmów sztucznej inteligencji, co pozwoli zbudować modele predykcyjne skuteczności terapii i jeszcze precyzyjniej dopasowywać leczenie do profilu biologicznego konkretnego pacjenta.

Wrocławsko-warszawska siła naukowa

Wszystkie badania będą realizowane przez wrocławsko-warszawskie konsorcjum łączące sześć renomowanych jednostek naukowych. Badaniami medycznymi na Politechnice Wrocławskiej pokieruje dr hab. n. med. Bożena Cybulska-Stopa, prof. uczelni z Wydziału Medycznego.

Pracami w Instytucie Biologii Doświadczalnej im. Marcelego Nenckiego PAN zajmie się zespół prof. Agnieszka Dobrzyń, w Instytucie Chemii Fizycznej PAN grupa kierowana przez prof. Marcina Drąga, a w Instytucie Immunologii i Terapii Doświadczalnej im. Ludwika Hirszfelda PAN zespół dr hab. Elżbiety Pajtasz-Piaseckiej, prof. instytutu. W projekcie zaangażowane będą także zespoły dr hab. Małgorzaty Zakrzewskiej, prof. uczelni z Uniwersytetu Wrocławskiego oraz prof. Arkadiusza Miążka z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu.

– Tak szerokie i interdyscyplinarne konsorcjum umożliwi nam realizację badań od poziomu molekularnego aż po zaawansowane modele przedkliniczne i analizy kliniczne – zapewnia prof. Marcin Poręba.

Młody naukowiec o wielkich marzeniach

Dr hab. inż. Marcin Poręba, prof. uczelni (ur. 25 kwietnia 1986 r.), jest jednym z najbardziej rozpoznawalnych polskich naukowców młodego pokolenia w obszarze chemii biologicznej i biotechnologii medycznej.

Kierowana przez niego Katedra Chemii Biologicznej i Bioobrazowania na Wydziale Chemicznym Politechniki Wrocławskiej specjalizuje się w badaniach nad proteazami oraz w projektowaniu koniugatów przeciwciało–lek selektywnie aktywowanych przez enzymy proteolityczne, co stanowi fundament naukowy projektu PACMAN.

Prof. Marcin Poręba odbywał staże naukowe w wiodących ośrodkach badawczych w Stanach Zjednoczonych i Australii, a jego dorobek obejmuje liczne publikacje w renomowanych czasopismach naukowych oraz patenty z obszaru nowoczesnych terapii celowanych.