12 czerwca 2021

Innowator jutra

Dr inż. Daniel Dziob zajmuje się interesującym i aktualnym problemem badawczym, czyli migracją komórek. W wywiadzie opowiada o realizowanym projekcie „Sterowanie migracją komórek z użyciem magnetycznego manipulatora jąder komórkowych”. Jest to tematyka relatywnie nowa i wciąż słabo zbadana.

Na czym polega prowadzony przez Państwa projekt?

Celem projektu jest określenie wpływu mechanicznej manipulacji jądrem komórkowym na proces migracji komórkowej na podłożach o różnej elastyczności. W oparciu o analizę literatury i wstępne eksperymenty zakładamy, że wprowadzając cząstki magnetyczne do jądra komórkowego i działając zewnętrznym polem magnetycznym da się wymusić ukierunkowany ruch tych cząstek, a pośrednio – naciskanego przez nie od wewnątrz jądra. Jądro jest najsztywniejszym organellum komórkowym, dlatego możliwe jest takie dobranie pola magnetycznego i rozmiarów poruszających się cząstek w jego wnętrzu, by nie uszkodzić chromatyny i błony jądrowej. Ponadto, w oparciu o doniesienia naukowe, spodziewamy się, iż ruch jądra wewnątrz komórki będzie wpływał – za pośrednictwem otaczającego go cytoszkieletu (mikrotubul, powiązanych ze szkieletem aktynowym) – na zachowanie całej komórki, w szczególności na jej migrację.

Umieszczamy fluorescencyjne cząstki magnetyczne w komórkach metodą mikroiniekcji. Kontrolujemy ich położenie poprzez obserwację pod mikroskopem fluorescencyjnym, w specjalnie zaprojektowanej i wykonanej w ramach projektu komorze pomiarowej. Gwarantuje ona pole magnetyczne o określonej wartości indukcji i gradientu, a tym samym, stałej sile magnetycznej na całym obszarze dostępnym dla komórek, stabilność temperatury, wilgotność oraz stężenie dwutlenku węgla. Proces migracji będzie opisywany poprzez wyznaczanie parametrów makroskopowych migracji. Uzyskane wyniki będą analizowane w oparciu o modele matematyczne migracji komórkowej zawarte w literaturze. Proponowane badania powinny dać odpowiedź na pytanie, czy zmiany pozycji jądra, towarzyszące migracji komórkowej (tzw. polaryzacja komórki), są efektem, czy przyczyną samego procesu. Głównym wynikiem projektu będzie stworzenie metody pomiarowej – magnetycznego manipulatora jądrowego, który może w przyszłości być wykorzystany do dalszych badań wpływu pól i sił magnetycznych na komórki żywe.

Zależy nam, aby inni naukowcy mogli łatwo skorzystać z naszych rozwiązań w swoich badaniach, dlatego bardzo ważny był wybór odpowiednich metod i materiałów. Zdecydowaliśmy się na wykorzystanie druku 3D. Dodatkowo kładziemy nacisk na szczegółowe badania oraz pełną charakterystykę np. wytrzymałościową czy termiczną zaprojektowanej komory magnetycznej.

Dlaczego można go nazwać innowacyjnym?

Projekt charakteryzuje interdyscyplinarność. Czerpiemy m. in. z fizyki, chemii i inżynierii materiałowej. Połączenie tych nauk do badania owego problemu biologicznego stało się naszym nowatorskim pomysłem. Dzięki temu mamy zupełnie nowe spojrzenie na badane i wykorzystywane zjawiska. Znana jest korelacja pomiędzy położeniem jądra a ruchem, czyli migracją całej komórki, ale pozostaje otwarte pytanie o kauzację, czyli o to co jest przyczyną, a co skutkiem. Jeszcze nikt na świecie nie prowadził tego typu badań.

Skąd pomysł na badanie tego zjawiska?

Otrzymując swój pierwszy grant jeszcze podczas studiów, rozpocząłem przygodę z migracją komórkową. Jest to szalenie istotne zjawisko, któremu zawdzięczamy procesy fizjologiczne (np. gojenie się ran), ale również te patologiczne (np. przerzutowanie nowotworów). Wielkim marzeniem naukowców pozostaje możliwość wpływania na sterowanie migracją komórek. Proces ten zależy oczywiście od bardzo wielu czynników, dlatego prowadząc badania trzeba się skupić na wybranym obszarze. Ja wówczas skupiłem się na wpływie elastyczności podłoża na proces migracji komórkowej, który potrafi determinować jej przebieg. Obecny projekt jest naturalną konsekwencją i rozwinięciem poprzednich badań oraz doniesień innych naukowców.

Jakie wyzwania napotkał Pan na swojej drodze podczas realizacji projektu?

Konfrontacja teoretycznych założeń z rzeczywistością nie zawsze daje efekt zgodny z oczekiwaniami. Na przykład drukowane przez nas na drukarce 3D komory magnetyczne wydawały się spełniać wszystkie wymagania, ale gdy umieściliśmy je w warunkach symulujących hodowlę komórkową (w temperaturze 37°C), wówczas niektóre z wykorzystywanych materiałów zaczęły się odkształcać. Tego typu problemy przekuwamy w wyzwania.

Jakie niesie korzyści?

Z punktu widzenia naukowego mamy nadzieję znaleźć odpowiedź na słynne pytanie „co było pierwsze, jajko czy kura?”, czyli czy ruch jądra powoduje ruch komórki, czy też ruch komórki wymusza ruch jądra. Takie odkrycia zawsze prowadzą do kolejnych pytań i dalszych badań. Potencjalne korzyści zależą tylko od kreatywności i ciekawości naukowców.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Jakie są Pana pasje poza pracą?

Praca w laboratorium jest moją wielką pasją. Nauka rozumiana jako postęp wiedzy i techniki od zawsze mnie fascynowała. Przynosi pozytywne skutki społeczeństwu i stanowi o jego dalszym rozwoju. Innym aspektem jest edukacja szkolna, która jest odbierana przez wielu uczniów jako zbiór przestarzałych teorii i faktów. Właśnie ten rozdźwięk, pomiędzy pracą w laboratorium oraz nauką szkolną, usiłuję zmniejszyć. Jednym z efektów licznych działań jest moja rozprawa doktorska „Researching innovative strategies for enhancement of understanding and motivation in science”. Bazuje ona na wprowadzeniu tematów fizyki współczesnej oraz nowych eksperymentów na różnych etapach edukacji, jak również na zwiększaniu zainteresowania naukami ścisłymi poprzez stworzenie nowych, aktywnych metod oceniania.

Dodatkowo uczestniczyłem w różnych projektach dydaktyczno-naukowych, jak chociażby Akademickie Centrum Kreatywności czy Projekt SAT: “Od śrubki do satelity – dobre praktyki w nauczaniu fizyki w gimnazjach oraz fizyki z elementami astronomii w szkołach ponadgimnazjalnych”. Poprzez wyjazdy i staże zagraniczne doskonalę swoje kompetencje pedagogiczne. Wszystkie te działania pozwalają mi nie tylko mówić o nauce, ale także pokazać ją z innej strony. Rozmowy o realizowanych projektach z kolegami z laboratorium, a opowiadanie o nich przystępnie uczniom, to całkowicie różne rzeczy. Najtrudniejsze, ale tym samym najciekawsze, pytania płyną zawsze od tych drugich. Moimi autorytetami pozostają naukowcy, którzy potrafią nie tylko pracować w laboratorium, „zdobywać” granty i publikować, ale także są mistrzami dydaktyki, pobudzając w innych ciekawość i pasję do nauki. Mam nadzieję, iż kiedyś któryś z młodszych kolegów będzie mógł mówić w ten sposób także o mnie.

Poza tym muzyka i podróże pozwalają złapać chwile wytchnienia i odpoczynku.

Praca naukowca jest czasochłonna, jak udaje się Panu łączyć życie zawodowe z prywatnym?

To chyba największy problem wszystkich naukowców pracujących doświadczalnie – eksperyment potrafi pochłonąć czasami nawet całą noc. Najważniejsze to wyrozumiała, wspierająca rodzina i serdeczni przyjaciele.

Badania realizowane są w ramach grantu “Sterowanie migracją komórek z użyciem magnetycznego manipulatora jąder komórkowych” finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki w ramach konkursu PRELUDIUM. Nr projektu: K/PBM/000616.

– Augustyna Szczepańczyk