Kamila Szostak-Paluch, doktorantka z WPPT została nominowana do Polskiej Nagrody Inteligentnego Rozwoju 2020 w kategorii „Naukowiec przyszłości”. Jury konkursu doceniło jej badania nad metodami lepszego dostarczania żelaza do organizmu.

Nasza młoda badaczka, która na co dzień pracuje w Katedrze Inżynierii Biomedycznej, otrzymała nominację za realizację badań podstawowych w ramach projektu „Model transportu nanoagregatów lipidowych przez komórki nabłonkowe z uwzględnieniem dalszych etapów farmakokinetycznych”, finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki.

Anemia powodowana chorobami chronicznymi jest najpowszechniejszą formą anemii, u której podłoża mogą leżeć zespoły takie jak: chroniczne infekcje wirusowe, bakteryjne czy grzybicze, choroby autoimmunologiczne, czy nowotwory.

– Jeśli chcemy, żeby farmakoterapia była efektywna, niezbędne jest wydajne dostarczanie żelaza do organizmu chorego. Jednak na drodze stają naturalne substancje, których obecność powiązana jest z chorobą, np. cytokiny, interleukiny czy gamma-interferon. Badania wskazują na ich kluczowe znaczenie w procesie anemii, obejmujące hamowanie produkcji erytrocytów na poziomie erytropoezy – tłumaczy Kamila Szostak-Paluch.

Dodatkowym czynnikiem o kluczowym znaczeniu dla funkcjonowania systemu gospodarki żelazem jest hepcydyna (peptyd produkowany przez wątrobę). Reguluje ona eksport żelaza z komórek enterocytów przez nadzorowanie funkcjonowania ferroportyny i blokuje uwalnianie żelaza do transferryny, która jest nośnikiem jonów we krwi.

Naukowcy zbadali, że synteza hepcydyny jest wzmożona podczas anemii. Jednocześnie związki typu cytokin powodują jej nadmierną produkcję. To prowadzi do zablokowania możliwości uwalniania żelaza z enterocytów, a tym samym niedobory i anemię. W konsekwencji najbardziej odpowiednią formą podaży żelaza wydaje się być podanie dożylne. Jednak wiąże się to z np. produkcją wolnych rodników. W związku z tym konieczne jest ustabilizowanie podaży na poziomie nośnika.

– Moją propozycją na rozwiązanie problemu jest zastosowanie liposomów, które są sferycznymi strukturami, zbudowanymi z fosfolipidów. Cechują się biokompatybilnością. Dlatego określenie profilu absorpcji tych struktur wraz z zamkniętymi wewnątrz strukturami bogatymi w jony żelaza pozwoli na zrewolucjonizowanie badań obejmujących nośniki leków – opowiada Kamila Szostak-Paluch.

Pominięcie drogi aktywnie blokowanej przez hepcydynę pozwoli na lepsze dostarczanie żelaza do organizmu. Dodatkowymi korzyściami długoterminowymi są: większy komfort pacjenta przy podaży leku dojelitowo i bezpieczeństwo zastosowanej terapii, przez ograniczenie skutków ubocznych tj. generowanie wolnych form tlenu i innych rodników prowadzących do uszkodzenia makromolekuł takich jak materiał genetyczny.

Głównym celem projektu jest analiza możliwości dostarczenia preparatów z żelazem w nośniku liposomowym. Cel ten zostanie osiągnięty dzięki przygotowaniu modelu komórkowego in vitro, pozwalającego na określenie efektywności dostarczania żelaza w formie preparatów liposomowych do kolejnych elementów organizmu.

– Liposomy wyglądem przypominają puste w środku sfery, które wypełnia się związkami. W pierwszym kroku badam wydajność procesu zamknięcia, ponieważ interesują mnie tylko te formulacje, gdzie stężenie jonów jest najwyższe. Dzięki temu można podać pacjentowi możliwie najmniejszą ilość preparatu. Dodatkowo zastosowanie zróżnicowanych związków żelaza pozwala na modyfikowanie wewnętrznej części agregatu, co z kolei przekłada się na różny efekt w kontakcie z modelem komórkowym – wyjaśnia badaczka.

Przygotowanie odpowiedniej formulacji liposomowej, o najlepszych parametrach fizykochemicznych i mechanicznych, pozwoli na efektywne dostarczanie jonów żelaza do układu krwionośnego, gdzie w dalszej kolejności zostają wchłonięte przez makrofagi lub dostają się bezpośrednio do hepatocytów. Prowadzi to do zwiększenia ilości tego pierwiastka w organizmie, z wyeliminowaniem wad podaży tradycyjnych preparatów doustnych i dożylnych. Żelazo zamknięte w liposomach jest stabilne w czasie i minimalizuje możliwość powstawania jego toksycznych form pod postacią wolnych jonów.

30-letnia Kamila Szostak-Paluch na uczelnię dojeżdża z Legnicy. W wolnych chwilach, poza zainteresowaniami naukowymi, trenuje boks, ale nie teraz, gdy zajmuje się małym dzieckiem i czeka na drugie. Doktorantka lubi nie tylko sport, lecz także czytanie książek, oglądanie seriali i podróże. Ostatnią odbyła z mężem do Maroka.

– Boks może się wydawać dość szokującą dyscypliną, ale w szybkim czasie poprawia formę, koordynację i pewność siebie – żartobliwie opowiada młoda doktorantka. Przyznaje, że choć w nauce interesują ją takie dyscypliny, które służą ludziom i wpływają na poprawę komfortu życia, to jednak umiejętności nabyte podczas trenowania boksu przydają się w życiu codziennym.

Nominacje do Polskiej Nagrody Inteligentnego Rozwoju przyznawane są „liderom Inteligentnego Rozwoju” w różnych dziedzinach, które mają poprawić jakość życia ludzi. Organizatorem jest Centrum Inteligentnego Rozwoju, a partnerem merytorycznym Nagrody Śląskie - Centrum Etyki Biznesu i Zrównoważonego Rozwoju działające przy Politechnice Śląskiej.

Uroczysta gala wręczenia statuetek Inteligentnego Rozwoju laureatom piątej edycji Polskiej Nagrody odbędzie się podczas V Forum Inteligentnego Rozwoju, organizowanego 26 i 27 listopada 2020 r. w Uniejowie.

ula