Komórki wątrobowe są bardzo wrażliwe, dlatego trudno je hodować poza organizmem. Naukowcy z Instytutu Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej im. Macieja Nałęcza Polskiej Akademii Nauk w Warszawie pokazują jednak, że dzięki odpowiedniej konstrukcji mikroreaktora taka hodowla jest możliwa. Zaprezentowany demonstrator można potencjalnie wykorzystać do prób budowy biosztucznej wątroby.

1. W przepływowym mikroreaktorze biochemicznym, zbudowanym w Instytucie Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej Polskiej Akademii Nauk w Warszawie, można hodować hepatocyty - komórki wątrobowe. (Źródło: IBIB PAN)

We współczesnych laboratoriach ludzkie i zwierzęce komórki najczęściej rosną i mnożą się w standardowych naczyniach hodowlanych, w warunkach znacznie różniących się od panujących w żywym organizmie. Fakt ten utrudnia - a niekiedy nawet uniemożliwia - właściwy rozwój wielu rodzajów komórek. W Instytucie Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej im. Macieja Nałęcza Polskiej Akademii Nauk (IBIB PAN) w Warszawie właśnie zaprezentowano demonstrator mikroreaktora przepływowego do hodowli hepatocytów. Komórki te, występujące w wątrobie, są uważane za szczególnie wybredne pod względem warunków hodowli.

"W przeciwieństwie do klasycznych hodowli komórkowych w naczyniach, w mikroreaktorach istnieje możliwość precyzyjnego kontrolowania warunków otoczenia komórek, gwarantująca im doskonałe warunki wzrostu. Jednak ponieważ hepatocyty mają bardzo duże wymagania, ich spełnienie nawet w układzie mikroprzepływowym nie jest proste", mówi dr hab. inż. Dorota Pijanowska, prof. IBIB PAN.

Zbudowane w IBIB PAN bioreaktory mikroprzepływowe to niewielkie, mieszczące się w dłoni płytki z przezroczystego polimeru. Każdy bioreaktor powstaje poprzez sklejenie dwóch cieńszych płytek, przy czym przed połączeniem badacze w jednej z nich wykonują układ mikrokanalików i prostopadłościennych, płaskich komór hodowlanych (można to zrobić np. przez odciśnięcie "stempla" - krzemowej matrycy). Po połączeniu płytek, do komór hodowlanych bioreaktora wprowadza się komórki. Przepływająca przez układ pożywka w sposób ciągły dostarcza komórkom substancje odżywcze oraz odprowadza metabolity.

Komórki wątrobowe mają wysokie zapotrzebowanie na tlen. Zapewnienie im dostatecznej ilości tego pierwiastka w całej przestrzeni komory hodowlanej bioreaktora okazało się trudne. "Ze względu na stosunkowo niską rozpuszczalność tlenu w pożywce, w hodowlach komórek aktywnych metabolicznie przy małych prędkościach przepływu może dochodzić do powstawania gradientu stężenia tlenu w komorze hodowlanej", tłumaczy dr Barbara Wawro (IBIB PAN). Komórki bliższe wlotowi kanału z pożywką mają wtedy tlenu pod dostatkiem, podczas gdy znajdujące się dalej pozostają niedotlenione.

2. Komórki wątrobowe we wnętrzu komory hodowlanej mikroreaktora biochemicznego, zbudowanego w Instytucie Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej Polskiej Akademii Nauk w Warszawie. (Źródło: IBIB PAN)

"Problem był poważny. W wielu przypadkach można go rozwiązać po prostu zwiększając prędkość przepływu pożywki przez komorę hodowlaną. Niestety, większa prędkość przepływu oznacza wzrost naprężeń ścinających, a komórki wątrobowe są na nie bardzo wrażliwe. Dlatego my musieliśmy szukać innych rozwiązań", wyjaśnia dr Wawro.

Badacze wykorzystali własności polimeru, z którego budowano mikroreaktor. Polidimetylosiloksan (PDMS) charakteryzuje się jedną z największych przepuszczalności dla gazów. W nowym bioreaktorze komórki rosną na membranie z PDMS grubości 150 mikrometrów. Jest ona dostatecznie wytrzymała, by umożliwiać normalną eksploatację urządzenia, a jednocześnie tak cienka, że tlen z otoczenia może przenikać do wnętrza komory hodowlanej. Niewielka wysokość komory - zaledwie 100 mikrometrów - gwarantuje swobodną dyfuzję gazu w całej objętości bioreaktora i zapewnia znajdującym się w nim hepatocytom równomierny dostęp do tlenu.

Dodatkową zaletą tak skonstruowanego mikroreaktora jest możliwość prowadzenia podczas hodowli ciągłej obserwacji mikroskopowej mnożących się komórek.

Obecnie trwają prace nad zmodyfikowaniem bioreaktora. Uczestniczy w nich zespół naukowców z Politechniki Łódzkiej, odpowiedzialny za pokrywanie powierzchni płytek PDMS warstwami diamentopodobnymi o zróżnicowanej teksturze. Warstwy tego typu wpływają na wzrost komórek i mogą umożliwiać kształtowanie się ich pożądanych cech. Z kolei inżynierowie z Akademii Górniczo-Hutniczej zajmują się rozwijaniem narzędzi do optoelektronicznej detekcji komórek.

"W pojedynczym bioreaktorze nie ma zbyt wielu hepatocytów. Ale nasze bioreaktory mają budowę modułową i można je będzie ze sobą zestawiać. W przyszłości taki zespół potencjalnie mógłby być dostatecznie wydajny, by funkcjonować jako sztuczna wątroba", zauważa prof. Pijanowska.

Budowa mikroreaktora do hodowli komórek wątrobowych była jednym z zadań dobiegającego końca projektu MNS-DIAG (Mikro- i NanoSystemy w Chemii i Diagnostyce Biomedycznej), finansowanego z europejskiego Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka. W projekcie, koordynowanym przez Instytut Technologii Elektronowej (który był m.in. wykonawcą krzemowych matryc do wytłaczania mikrokanałów bioreaktora), uczestniczy 14 zespołów badawczych z czołowych krajowych instytucji naukowych. Wśród nich znajdują się wyższe uczelnie techniczne, medyczne i rolnicze oraz instytuty badawczo-rozwojowe i PAN.

Wynikiem współpracy przy realizacji projektu MNS-DIAG jest pięć demonstratorów analityczno-diagnostycznych, przeznaczonych do wykrywania środków psychotropowych w organizmie człowieka, analizy nanolitrowych ilości wydzielin ustrojowych w celu badania stanów patologicznych lub określania faz płodności, hodowli komórek biologicznych (tkanek) o kontrolowanych cechach, badania wybranych cech stanu organizmu człowieka z użyciem technologii mikrosystemów, oraz detekcji bakterii Gram-ujemnych i wydzielanych przez nie endotoksyn.

Instytut Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej im. Macieja Nałęcza Polskiej Akademii Nauk (IBIB PAN) w Warszawie jest największym centrum badawczym w dziedzinie inżynierii biomedycznej w Polsce. Główne kierunki badawcze Instytutu to biopomiary w połączeniu z komputerowym przetwarzaniem danych i ich analizą do celów diagnostyki medycznej oraz wspomaganie i zastępowanie utraconych funkcji organizmu przy użyciu narzędzi technicznych i hybrydowych (techniczno-biologicznych) z uwzględnieniem matematycznych i fizycznych modeli wybranych narządów i układów fizjologicznych oraz ich symulacji komputerowej. W Instytucie funkcjonuje Centrum Doskonałości zajmujące się sztucznymi i hybrydowymi narządami wewnętrznymi wspomagającymi metabolizm. IBIB PAN jest koordynatorem krajowej sieci naukowej BIOMEN, prowadzącej badania w dziedzinie inżynierii biomedycznej. Wyniki prac badawczych IBIB PAN, w postaci oryginalnych systemów diagnostycznych i metod terapeutycznych, wdrożono do praktyki klinicznej w wielu polskich ośrodkach medycznych.

Źródło: Instytut Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej im. Macieja Nałęcza Polskiej Akademii Nauk.

Jak rozpisać przetarg na usługę, technologię lub zakup sprzętu, które jeszcze nie istnieją? Taki problem pętał instytucje publiczne, które zobowiązane są do przestrzegania Prawa Zamówień Publicznych. Naprzeciw temu wychodzi Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, które ogłosiło pierwszy w Polsce nabór potrzeb badań naukowych i prac rozwojowych, które zostaną przeprowadzone w trybie zamówień przedkomercyjnych. To nowy tryb zamówień, polegający na pozyskaniu innowacyjnych, niedostępnych wcześniej na rynku produktów i usług. Na realizację pilotażowego przedsięwzięcia Centrum przygotowało 50 mln zł.

Wspieranie działalności innowacyjnej to obecnie jeden z kluczowych kierunków polityki Unii Europejskiej, zawarty m.in. w Strategii Europa 2020. Viviane Reding, komisarz UE ogłosiła, że Europa musi stworzyć środowisko biznesowe, które zachęci do szybkiego przekształcenia rezultatów prac badawczo-rozwojowych w innowacje. A jednym z kilku głównych instrumentów wspierania przez władze publiczne wzrostu innowacyjności gospodarki uznawane są obecnie zamówienia publiczne. Jednakże słabością zamówień publicznych w ich standardowej formule jest fakt, iż nie są w stanie wykreować zapotrzebowania na nowe produkty czy usługi, nieistniejące jeszcze na rynku. Odpowiedzią na ten problem są zamówienia przedkomercyjne (PCP - "pre-commercial procurement") - koncepcja opracowana przez Komisję Europejską po to, by dać publicznym zamawiającym szansę angażowania się w poszukiwanie nowatorskich rozwiązań bez konieczności ponoszenia pełnego ryzyka za rezultaty podjętych inicjatyw. Narodowe Centrum Badań i Rozwoju jest pierwszą instytucją w Polsce, która skorzysta z tego rewolucyjnego mechanizmu.

- Administracja publiczna musi być innowacyjna, podobnie jak nauka, przemysł i usługi. Powinna przewidywać przyszłe zjawiska i reagować elastycznie, tego wymaga nieustannie zmieniająca się współczesna rzeczywistość. Idea tzw. "zamówień przedkomercyjnych" to zwiastun jakie będą samorządy czy instytucje centralne w przyszłości, kiedy tempo przemian technologicznych i cywilizacyjnych będzie coraz szybsze - mówi prof. Barbara Kudrycka, minister nauki i szkolnictwa wyższego - Program PCP to narzędzie, dzięki któremu słowo innowacyjność nabierze nowego, szerszego znaczenia - dodaje prof. Kudrycka.

Tryb zamówienia przedkomercyjnego (PCP) jest szczególnym podejściem do zamówień publicznych, ponieważ odnosi się on do zakupu przez sektor publiczny usług badawczo-rozwojowych, poprzedzonych rozpoznaniem potrzeby istotnego wyzwania społeczno-ekonomicznego, którego rozwiązanie za pomocą istniejących na rynku produktów nie było dotychczas możliwe. Na każdym etapie postępowania w trybie zamówienia przedkomercyjnego, zamawiający częściowo finansuje rozwijanie produktu, a jednocześnie na bieżąco kształtuje nowe technologie wspólnie z potencjalnymi wykonawcami. Istotnym elementem zamówień przedkomercyjnych jest możliwość zachowania praw własności do wytworzonej przez siebie wiedzy i technologii przez wszystkich potencjalnych wykonawców, uczestniczących w postępowaniu o udzielenie zamówienia przedkomercyjnego. Dzielone pomiędzy sektor publiczny i prywatny jest także ryzyko ewentualnego niepowodzenia rynkowego opracowanego produktu. Wszyscy uczestnicy postępowania przedkomercyjnego mogą wziąć potem udział w przetargu w trybie ustawowym.

- Jesteśmy dziś świadkami otwarcia nowej epoki dla innowacji w Polsce - drogi zamówień publicznych realizowanych przez administrację. PCP to nowy nie stosowany w Polsce mechanizm finansowania badań ukierunkowanych na potrzeby Państwa. Zamówienia przed-komercyjne uzupełniają naszą kompleksową ofertę programową, dając pionierskie narzędzie wspierania prac B+R w Polsce. Wierzę, że zebrane w pilotażu doświadczenia posłużą opracowaniu docelowych zasad PCP, które staną się mapą drogową dla podobnych działań na szeroką skalę w całym kraju - mówi dyrektor Narodowego Centrum Badań i Rozwoju Krzysztof Jan Kurzydłowski.

Proces zamówienia przedkomercyjnego składa się z pięciu etapów, obejmujących określenie potrzeb zamawiającego, analizę wykonalności, przeprowadzenie postępowania, zarządzanie kontraktem z wykonawcami oraz realizację zamówienia komercyjnego. Dziś Narodowe Centrum Badań i Rozwoju otwiera nabór na propozycje potrzeb społeczno-ekonomicznych, które mogą być zrealizowane wyłącznie dzięki PCP. NCBR dokona wyboru jednej potrzeby, zapewniając finansowanie oraz wsparcie prawno-organizacyjne wszystkich etapów rozwoju produktu, będącego przedmiotem zamówienia przedkomercyjnego. Na pilotażowe przedsięwzięcie Centrum przeznaczy maksymalnie 50 mln zł.

Nabór propozycji potrwa do 19 sierpnia 2013 roku. Po przeprowadzeniu analizy wniosków Centrum uruchomi postępowanie przedkomercyjne w IV kwartale br.

[Źródło: NCBiR]

Parowanie jest tak powszechne, że wydaje się doskonale poznanym zjawiskiem. Pozory jednak mylą. Niedawno odkryto nowy, nieprzewidywany wcześniej mechanizm parowania. Zrealizowane w Instytucie Chemii Fizycznej PAN i Instytucie Fizyki PAN eksperymenty i symulacje nie tylko potwierdzają jego istnienie, ale wskazują, że pełni on główną rolę w procesie parowania w nanoskali.

1. Źródło: IChF PAN, Grzegorz Krzyżewski

Zbyt gorąco? To nie tylko wina lata. Prawdopodobnie pot na twojej skórze przestał parować z dostateczną wydajnością. Parowanie ma wpływ na "klimat" wewnątrz naszego organizmu, ale jest równie ważne dla klimatu całej planety - a także dla tempa suszenia się bielizny czy wydajności silników samochodowych. Mimo wszechobecności zjawiska w naszym otoczeniu, po 130 latach badań fizycy nadal nie w pełni rozumieli jego przebieg. Teraz, dzięki eksperymentom i symulacjom, wykonanym przez zespoły Instytutu Chemii Fizycznej PAN (IChF PAN) i Instytutu Fizyki PAN (IF PAN), tajemnice parowania wreszcie ujrzały światło dzienne.

"Zwykle dość łatwo przewidzieć, jaki będzie początek lub koniec danego procesu fizycznego czy chemicznego. Odpowiedź na pytanie, jaką ścieżkę realizacji procesu wybiera natura, jest już znacznie trudniejsza. W przypadku parujących kropel od dawna było wiadome, że temperatury przed rozpoczęciem parowania i po jego zakończeniu są takie same. Ale co zachodzi między tymi chwilami, gdy wszystko dopiero się dzieje? To było pytanie, na które nie znaliśmy dobrej odpowiedzi", mówi prof. dr hab. Robert Hołyst (IChF PAN).

Dotychczasowe modele teoretyczne procesu parowania zakładały, że szybkość parowania zależy od tempa przyłączania się lub odrywania cząsteczk od powierzchni cieczy. Pomiary wskazywały jednak, że na powierzchni kropel powinna się wtedy tworzyć bariera utrudniająca cząsteczkom przechodzenie od fazy ciekłej do gazowej (lub odwrotnie). Niedawne eksperymenty grup badawczych na świecie dowiodły jednak, że takiej bariery nie ma i praktycznie każda cząsteczka, która pada na powierzchnię cieczy, już się od niej nie odrywa. Zauważono też, że na granicy między kroplą a otoczeniem pojawia się wyraźny skok temperatury i że ciśnienie podczas parowania pozostaje stałe. Efekty te nie były przewidywane przez dotychczasowe modele teoretyczne.

W tej sytuacji grupa prof. Hołysta zdecydowała się wykonać symulacje komputerowe parowania kropel o rozmiarach nanometrowych. Równolegle zespół w IF PAN prowadził - technicznie bardzo trudne - pomiary w rzeczywistych układach, na mikrokroplach parujących wewnątrz pułapki elektrodynamicznej. Badano m.in. parowanie wody do własnej pary w powietrzu, wody do powietrza, glikolu i glicerolu do azotu oraz argonu do własnej pary. Otrzymane wyniki wskazują, że głównym czynnikiem odpowiedzialnym za parowanie kropel jest temperatura parującej cieczy.

"Parowanie okazuje się procesem napędzanym bardzo małymi różnicami temperatur. Aby zachodziło, często wystarczą zaledwie dziesięciotysięczne części kelwina!", mówi dr inż. Daniel Jakubczyk z IF PAN.

Kluczową rolę podczas parowania odgrywa przepływ ciepła między kroplą a otoczeniem. W przypadku obiektów o małych rozmiarach jest on utrudniony. Dzieje się tak, ponieważ każda kropla jest otoczona przez cienką warstwę własnej pary.

"Działający tu mechanizm izolacji termicznej jest podobny do efektu Leidenfrosta. Znamy go wszyscy, bo wszyscy widzieliśmy krople wody ślizgające się na gorącej patelni czy spodzie żelazka. Gdyby przepływ ciepła między patelnią a kroplą był naprawdę wydajny, krople by wrzały i parowały błyskawicznie. Tak się nie dzieje, bo między kroplami a gorącą powierzchnią jest warstwa izolatora, pary wodnej, na której ślizgają się krople", wyjaśnia prof. Hołyst.

Warstwa izolująca, formująca się wokół parującej kropli, jest wystarczającą gruba, by skutecznie hamować przepływ ciepła. Jednak grubość tej warstwy zależy przede wszystkim od warunków panujących w otoczeniu i nie ma związku z rozmiarami samych kropel. Dlatego kropla nanometrowa "odczuwa" grubszą (w stosunku do swoich rozmiarów) warstwę izolacji i paruje wolniej niż wynikałoby to z szybkości parowania kropel mikrometrowych czy milimetrowych. Co więcej, z uwagi na rozmiary nanokropel, w warstwie izolującej przy ich powierzchni w ogóle przebywa mało cząsteczek. To dodatkowy mechanizm izolujący, ograniczający przepływ energii do mało wydajnych zjawisk związanych z emisją i absorbcją promieniowania podczerwonego.

Nowy wzór opisujący parowanie, podany przez naukowców z IChF PAN, poprawnie opisuje przebieg procesu zarówno dla typowych, dużych kropel, jak i tych bardzo małych, o rozmiarach zbliżonych do pojedynczych nanometrów.

"Małe krople mogą wyparować w czasie nanosekund, dużym zajmuje to nawet kilkadziesiąt minut. Eksperymenty potwierdziły, że mimo tak dużej rozpiętości czasowej, aż kilkunastu rzędów wielkości, nasz wzór poprawnie opisuje przebieg tych wszystkich procesów", podkreśla dr hab. Marek Litniewski (IChF PAN), współautor badań.

Wyniki prac naukowców z IChF PAN i IF PAN, opublikowane w czasopiśmie "Soft Matter", znajdą zastosowanie w wielu obszarach, m.in. w nanotechnologiach i inżynierii materiałowej, badaniach klimatu i efektu cieplarnianego (para wodna jest głównym gazem cieplarnianym w ziemskiej atmosferze), a także w meteorologii. Interesujące możliwości pojawiają się w technice i mogą prowadzić m.in. ku nowym, bardziej wydajnym silnikom spalinowym.

Badania zjawiska parowania, prowadzone w Instytucie Chemii Fizycznej PAN, były finansowane z grantu Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

Źródło: Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk.

Hordy azjatyckich imigrantów zalewają Europę i obie Ameryki. Mnożą się na potęgę. Nie tylko przejmują zasoby życiowe autochtonów, ale też nie mają oporów przed stosowaniem względem nich brutalnej przemocy fizycznej. Pierwotnie celowo sprowadzani przez prywatne firmy jako tania siła robocza całkowicie wymknęli się spod kontroli. Co więcej - niemieccy naukowcy właśnie wykazali, że dysponują niezwykle groźną bronią biologiczną.

Teoria spiskowa? Tym razem nie. Zagrożenie jest całkiem realne. A chodzi o biedronki.

1. Źródło: Wikipedia, ˆentomart

Pochodząca z Azji Środkowej biedronka Harmonia axyridis zwana arlekinem, harlekinem lub po prostu biedronką azjatycką jest uważana za jednego z najbardziej inwazyjnych owadów świata. Pierwotnie chętnie sprowadzana ze swej ojczyzny jako skuteczna broń w walce z mszycami szybko sama okazała się sporym zagrożeniem, szczególnie dla swoich rodzimych odpowiedników oraz uciążliwym szkodnikiem sadów owocowych i winnic. Doniesienia prasowe o systematycznym wypieraniu przez nią naszych rodzimych siedmiokropek to nie humbug. Dotąd jej sukces tłumaczono głównie czynnikami często wytykanymi również innym gatunkom inwazyjnym - wysoką płodnością, dużą agresywnością, skłonnością do przejmowania rozmaitych nisz ekologicznych, etc, ostatnio jednak wykryto czynnik dodatkowy. W jednym z majowych numerów Science zespół profesora Andreasa Vilcinskasa, entomologa z Uniwersytetu Justusa Liebiga w Giessen opisał dodatkowe sprzyjające arlekinom zjawisko, które śmiało można określić mianem broni biologicznej.

Zjawisko pewnej formy kanibalizmu pod postacią zjadania jaj i larw (również zresztą drapieżnych) innych biedronek nie jest czymś obcym także dla naszych lokalnych gatunków. Powszechnie lubiane kropkowane owady dość powszechnie zjadają sobie nawzajem przychówek, przychówek zresztą też od zjadania innych larw i jajek nie stroni. Nic dziwnego, że i arlekiny ochoczo przyłączyły się do tego procederu. To, co naukowcom wydało się dziwne, jednak, to do niedawna niezrozumiały mechanizm obronny zapobiegający wzajemności - spożywanie jaj azjatyckiego intruza okazywało się zabójcze dla przedstawicielek rodzimych gatunków.

Pierwszym podejrzanym stała się niedawno wykryta harmonina - obecny w hemolimfie (owadzi płyn ustrojowy odpowiadający swymi funkcjami naszej krwi i chłonce) arlekinów metabolit o silnych właściwościach antybakteryjnych. To alkaloid zdolny do powstrzymania całego spektrum mikrobów, w tym także tych groźnych dla człowieka, jak chociażby prątki gruźlicy czy zarodziec sierpowy (Plasmodium falciparum), jeden z gatunków pierwotniaków wywołujących malarię - zatem substancja interesująca również w kontekście badań biomedycznych. Wykryto go także w jajach owada, stąd uznano, że prawdopodobnie jest odpowiedzialny za szkodliwe efekty spożycia.

Zespół z Giessen tę właśnie hipotezę poddał testom.

Sama harmonina, o dziwo, okazała się niewinna - zaaplikowanie jej, nawet w wysokich stężeniach, nie zabijało innych biedronek, w przeciwieństwie do arlekinowej hemolimfy. Badacze zaczęli szukać dalej. Z pomocą przyszła im niespodziewanie klasyczna mikroskopia świetlna. Obserwując hemolimfę biedronek azjatyckich pod mikroskopem wykryli w niej liczne mikrosporydia. Organizmy te to obligatoryjne pasożyty namnażające się wewnątrz innych komórek eukariotycznych (posiadających jądra komórkowe). O ile biedronki Harmonia axyridis wydają się być uodpornione na obecność pasożytów, o tyle wstrzyknięcie tych wyizolowanych z hemolimfy arlekinów organizmów biedronkom rodzimym okazało się dla nich zabójcze - wszystkie poddane tej procedurze chrząszcze zmarły w przeciągu 2 tygodni, w przeciwieństwie do biedronek, którym podano mikrosporydia unieczynnione termicznie, sam bufor kontrolny lub pozbawioną pasożytów hemolimfę arlekinów. Wszystko wskazuje na to, że to właśnie pasożytujące na biedronkach azjatyckich mikroorganizmy stanowią biologiczną broń wyniszczającą rodzime gatunki tego popularnego owada i przyczyniającą się do dominacji tego konkretnego gatunku inwazyjnego.

Oryginalny artykuł: Invasive Harlequin Ladybird Carries Biological Weapons Against Native Competitors; A. Vilcinskas, K. Stoecker, H. Schmidtberg, C.R. Röhrich, H. Vogel; Science, Vol. 340 no. 6134 pp. 862-863. Streszczenie: Invasive ladybird has biological weapon, Ed Yong

Uczenie się oparte na dociekaniu to metoda edukacyjna ukierunkowana na analizowanie zagadnień, scenariuszy i problemów. Jest postrzegana przez wielu jako pozytywna alternatywa dla tradycyjnych form nauczania, które polegają na zapamiętywaniu informacji przez uczniów.

Celem finansowanego ze środków unijnych projektu FIBONACCI (Propagowanie na dużą skalę opartego na dociekaniu nauczania matematyki i innych przedmiotów ścisłych) było wsparcie upowszechniania tej metody nauczania w całej Unii Europejskiej w sposób odpowiadający krajowym i lokalnym warunkom.

W ramach przedsięwzięcia FIBONACCI każdej z 12 doświadczonych, kontynuujących rozwój zawodowy instytucji zajmujących się nauczaniem matematyki i przedmiotów ścisłych, w których z powodzeniem wdrożone zostało nauczanie oparte na dociekaniu, przydzielono zadanie polegające na opiece nad dwiema dodatkowymi organizacjami rozwoju zawodowego nauczycieli.

Projekt, realizowany pod kierunkiem fundacji La main à la pâte (Francuska Akademia Nauk przy École normale supérieure w Paryżu), objął zarówno poziom szkoły podstawowej, jak i średniej. Na podstawie wstępnych sondaży ustalono, że 42% nauczycieli w tych szkołach to nowicjusze pod względem opartego na dociekaniu nauczania matematyki i przedmiotów ścisłych.

Partnerzy projektu opracowali po czym przetestowali wspólne i holistyczne podejście do wparcia nauczycieli w nauczaniu oraz uczeniu się przedmiotów ścisłych opartym na dociekaniu, a proces upowszechniania oparty na strategii partnerstwa instytucji szkolnictwa wyższego uwzględnił kontekst lokalny, aby zapewnić zrównoważenie dzięki lokalnym podmiotom i interesariuszom.

Instytucje zapewniły nauczycielom niezbędne usługi i zasoby umożliwiające im pogłębianie wiedzy z matematyki i przedmiotów ścisłych oraz umiejętności w zakresie metod opartych na dociekaniu, aby przezwyciężyć ich obawy i zbudować pewność siebie. Prace objęły sesje rozwoju zawodowego, dostosowane materiały szkoleniowe, wsparcie innych nauczycieli oraz inne zajęcia oparte na współpracy, które wpisują się w różne kultury i konteksty szkolne w całej UE.

Ponadto przeprowadzone zostały szeroko zakrojone działania komunikacyjne na szczeblu europejskim, krajowym i lokalnym, w tym opracowanie witryny internetowej projektu FIBONACCI i zorganizowanie dwóch europejskich konferencji.

W końcowej fazie projektu, między czerwcem 2012 r. a lutym 2013 r., model Fibonacci rzeczywiście osiągnął pełen rozmach, a trzecia generacja placówek poszerzająca sieć do ponad 60 centrów wsparcia nauczycieli, zademonstrowała w ten sposób zwielokrotniającą moc procesu zawiązywania partnerstw oraz budującego i stymulującego efektu systemowego podejścia rozwijanego w ramach projektu.

W sumie w sieć Fibonacci zaangażowało się 500 ekspertów szkolących nauczycieli, 5.900 nauczycieli i 300.000 uczniów, wspomaganych przez 63 ośrodki w 31 krajach. Partnerzy projektu FIBONACCI są przekonani, że przyjęcie się opartego na dociekaniu nauczania matematyki i przedmiotów ścisłych w większej liczbie szkół będzie z korzyścią dla nauczycieli, uczniów i społeczeństwa europejskiego, a ostatecznie dla konkurencyjności europejskiej w globalnej gospodarce opartej na wiedzy.

Projekt służy teraz za model transferu efektywniejszych metodologii nauczania. Partnerzy projektu przygotowali także nowe wytyczne dotyczące zagadnień związanych z opartym na dociekaniu nauczaniu matematyki i przedmiotów ścisłych oraz poczynili konkretne kroki w kierunku wdrożenia na szczeblu lokalnym.

Źródło: CORDIS, UE

Europa stoi w obliczu rosnących cen ropy i gazu oraz zagrożenia dla bezpieczeństwa dostaw energii. Sektor budowlany jest odpowiedzialny za 35-40% całkowitego jej zużycia na starym kontynencie. Według Raportu Komisji Europejskiej z 2008 roku o Energii i Środowisku, do sytuacji takiej doszło po piętnastu latach ciągłego wzrostu zużycia energii i elektryczności w sektorze mieszkaniowym i biurowym. Biorąc pod uwagę, że procesy ogrzewania i chłodzenia pomieszczeń pochłaniają więcej niż 60% ogólnego zużycia energii w budynkach, jej oszczędność w tym obszarze będzie jednym z bardzo ważnych celów polityki energetycznej UE.

1. Piotr Dymarski (Mostostal Warszawa), koordynator projektu Tibucon

Mostostal Warszawa w konsorcjum z międzynarodowymi firmami (E&L Architects, Giroa Sociedad Anonima, Fundacion Tekniker) i instytucjami naukowymi (University of Southampton, Katholieke Hogenschool Kempen) postanowił stworzyć rozwiązanie pozwalające na bardziej ekonomiczne ogrzewanie pomieszczeń. System opracowywany jest w ramach projektu europejskiego o nazwie TIBUCON. Jego celem jest stworzenie nowych rozwiązań w zakresie bezprzewodowego sterowania systemami HVAC (Heating, Ventilation, Air Conditioning oznacza branżę inżynierii sanitarnej zajmującą się: ogrzewaniem, wentylacją i klimatyzacją), wprowadzając sieć samo zasilających się czujników do monitorowania termicznego stanu budynków. Dzięki wykorzystaniu komunikacji radiowej do sterowania systemami HVAC, zmniejszy się zużycie infrastruktury kablowej, która stanowi znaczny koszt instalacji. Zastosowanie samoładujących się czujników pozwoli uniknąć stosowania do ich zasilania baterii oraz umożliwi większą dowolność ich lokalizacji. Spełniając powyższe założenia możliwe jest stworzenie wydajnej struktury HVAC w zakresie zużycia energii i komfortu cieplnego. Projekt realizowany będzie trzy lata i zakończy się demonstracją w budynkach w San Sebastian oraz w Warszawie

Źródło: Piotr Dymarski, Projekt Tibucon, Panorama, Biuletyn Grupy Mostostal Warszawa, 01/2011 (24), Marzec.

Sieć samozasilających czujników bezprzewodowych do inteligentniejszych i bardziej ekologicznych budynków

Europa wiedzie prym pod względem zrównoważonych rozwiązań energetycznych i strategii z nimi związanych, ale należy zrobić więcej, aby pomóc sektorowi budownictwa poprawić ekologiczne referencje. Europejscy naukowcy dysponują zmyślnym rozwiązaniem TIK, spełniającym wymagania budynków XXI w.

W ramach projektu TIBUCON (Sieć amozasilających czujników bezprzewodowych zapewniających ograniczenie energochłonności systemów HVAC - w kierunku kompatybilności systemów budynkowych) powstała nowa generacja zintegrowanego systemu grzewczo-wentylacyjno-klimatyzacyjnego (HVAC), nadająca się w szczególności do większych, wielolokalowych budynków.

Sektor budownictwa odpowiada za 35-45% całkowitego zużycia energii w Europie, z czego największy udział w większości państw członkowskich ma ogrzewanie. W toku trzyletniego projektu TIBUCON, który otrzymał nieco ponad 1,5 mln EUR dofinansowania ze środków unijnych, opracowywano wydajną alternatywę dla systemów HVAC stosowanych obecnie w lwiej części budynków.

Zespół TIBUCON stwierdził, że systemy HVAC same w sobie nie są energooszczędne, gdyż potrzebują baterii jednorazowego użytku i okablowania, aby podłączyć czujniki do jednostek sterujących i instalacji. W dużych, wielopiętrowych budynkach ilość odpadów i emisji dwutlenku węgla z tych instalacji zaczyna się kumulować.

"W nowo założonym, bezprzewodowym systemie sterowania HVAC w średniej klasy budynku komercyjnym mogą być setki czujników, generujących setki zużytych baterii" - zauważa zespół TIBUCON.

Naukowcy zaproponowali zatem, aby zastąpić zwoje kabli i stosy czujników na baterie siecią SP-MM-WSN (wielowymiarową siecią samozasilających czujników bezprzewodowych). Bezprzewodowe czujniki wykrywają na przykład, kiedy w pomieszczeniu jest zbyt ciepło i automatycznie wysyłają sygnały do jednostki sterującej, aby dostosować ogrzewanie zimą lub chłodzenie latem do predefiniowanych ustawień.

Pozbycie się okablowania i baterii to prawdziwy przełom - sugeruje zespół. To rozwiązanie nie tylko bardziej ekologiczne, ale zapewniające także znaczne oszczędności. Samo okablowanie może stanowić do 80% całkowitych kosztów systemu HVAC.

Zespół pragnął dowieść, że system SP-MM-WSN sprawdzi się w przyszłych konstrukcjach tak samo jak w przypadku wprowadzenia go w obecnych budynkach, stanowiąc wyposażenie dodatkowe lub zastępując bieżącą infrastrukturę. Zaplanowano więc testowanie systemu TIBUCON w dwóch budynkach demonstracyjnych: nowo wybudowanym, wielolokalowym biurowcu w Polsce i w istniejącym apartamentowcu w pobliżu San Sebastian w Hiszpanii.

"Ze względu na koszty inwestycyjne system nie nadaje się do domów jednorodzinnych. Natomiast w budynkach wielorodzinnych można monitorować kilka parametrów i sterować instalacjami HVAC w czasie rzeczywistym" - wyjaśnia partner projektu w artykule, który ukazał się niedawno w czasopiśmie Innovation Seeds.

Pośród kolejnych zalet nowego systemu można wymienić obniżone zużycie i koszty energii, niższe emisje i mniejszą ilość odpadów w budynkach, a także mniejszą inwazyjność. Stworzy również elastyczniejszą infrastrukturę bezprzewodową z bardziej niezawodnymi, hybrydowymi czujnikami energii, zapewniając wyższy komfort dzięki monitorowaniu temperatury w czasie rzeczywistym oraz ogólnie sprawniejszemu systemowi i zarządzaniu HVAC.

W sumie jest to inteligentniejsze i bardziej ekologiczne rozwiązanie TIK dla europejskiego budownictwa.

Źródło: CORDIS, UE

Zob. więcej: tibucon.eu

Podjęto już imponujące kroki w celu zapewnienia jak najściślejszych środków zapobiegania wypadkom w europejskich elektrowniach jądrowych (EJ). Mimo to wypadki nadal mogą się zdarzyć. Finansowana ze środków unijnych sieć pomaga Europie pełnić rolę lidera w dziedzinie bezpieczeństwa jądrowego.

Następstwa wypadków we wrażliwych środowiskach, takich jak elektrownia jądrowa, mogą być niszczycielskie: stopienie rdzenia, uszkodzenie elektrowni i w konsekwencji przedostanie się materiałów radioaktywnych do środowiska.

Wypadek w elektrowni jądrowej Fukushima w Japonii w 2011 r. zdecydowanie podkreślił potrzebę stałego czuwania nad bezpieczeństwem jądrowym. W Europie jednym ze strażników tego bezpieczeństwa jest sieć SARNET (Sieć doskonalenia badań nad poważnymi awariami), która pracuje nad pogłębianiem wiedzy o poważnych awariach, koordynacją zasobów badawczych oraz dzieleniem się i rozpowszechnianiem danych.

W ostatnich latach europejscy użytkownicy końcowi korzystali w przeważającej większości ze zintegrowanych procedur komputerowych opracowanych w USA do przeprowadzania ocen bezpieczeństwa, co skutkowało silnym uzależnieniem od technologii amerykańskiej. Rozwijając współpracę nad procedurą oszacowania członu źródła awarii (ASTEC), sieć SARNET doprowadziła do umocnienia pozycji Europy jako niezależnego lidera światowego w tej dziedzinie.

Procedurę można zastosować do każdego typu awarii w elektrowni jądrowej chłodzonej wodą. Umożliwia symulację całej sekwencji poważnej awarii w reaktorze jądrowym chłodzonym wodą, od zdarzenia inicjującego po uwolnienie pierwiastków radioaktywnych z obudowy bezpieczeństwa.

Projekt SARNET2, kontynuacja wcześniejszego projektu SARNET, poświęcony był wybranym, nierozwiązanym zagadnieniom o najwyższym priorytecie oraz niepewnościom co do sposobu zwiększenia bezpieczeństwa istniejących i przyszłych EJ chłodzonych wodą. Realizacja opierała się w dużej mierze na optymalizacji dostępnych zasobów, wymianie doświadczeń i sprzyjaniu nowym formom partnerstwa. W toku projektu udało się na przykład zmniejszyć rozdrobnienie rożnych krajowych programów B+R, w szczególności poprzez zdefiniowanie wspólnych programów badawczych i opracowanie wspólnych narzędzi komputerowych oraz metodologii oceny bezpieczeństwa EJ.

Projekt wywrze prawdopodobnie długofalowy wpływ nie tylko na europejskie organizacje ds. bezpieczeństwa jądrowego, ale również na europejski sektor jądrowy jako całość. Najważniejsze osiągnięcia projektu - ASTEC, metodologie bezpieczeństwa i zalecenia najnowszych raportów - można teraz wykorzystywać nie tylko na potrzeby prac B+R, ale również w rozmaitych zastosowaniach przemysłowych. To jeden z powodów, dla których europejski sektor i organy ds. bezpieczeństwa wniosły tak istotny wkład do projektu SARNET2.

Istnieje nadzieja, że rola projektu SARNET jako punktu odniesienia dla priorytetów badawczych w zakresie problematyki poważnych awarii zostanie wzmocniona oraz pomoże wywrzeć wpływ na krajowe programy i finansowanie w przyszłości. Cała działalność badawcza w tej dziedzinie może być obecnie efektywnie koordynowana przez sieć SARNET, która przyczyni się do optymalizacji wykorzystania europejskich zasobów. Sieć może także zapewnić szeroki wachlarz kompetencji w zakresie wsparcia innych krajów w zapewnianiu bezpieczeństwa i odpowiedniego monitoringu ich potencjału jądrowego.

W ramach projektu opublikowano także podręcznik poświęcony fenomenologii poważnych awarii, zrealizowano wiele programów edukacyjno-szkoleniowych, a także nawiązano relacje zawodowe z instytucjami oświatowymi. Przyczyniło się to do podniesienia statusu tego nowatorskiego obszaru badań wśród studentów i młodych badaczy. Co więcej okresowy przegląd priorytetów i wspólnego programowania przez uczestniczące organizacje pomógł wywrzeć wpływ na plany budżetowe.

Źródło: CORDIS, UE

Międzynarodowa Stacja Kosmiczna porusza się w skomplikowanym środowisku, kształtowanym przez pola magnetyczne Ziemi i Słońca. Na zewnątrz stacji właśnie rozpoczął pracę analizator z Centrum Badań Kosmicznych PAN. Dane z przyrządu pomogą ustalić, jak zmieniające się pole elektromagnetyczne wpływa na stację, jej mieszkańców i prowadzone przez nich eksperymenty oraz ułatwi diagnozowanie stanu pogody kosmicznej.

1. Moment rozkładania anteny analizatora częstotliwości radiowych RFA na zewnątrz Międzynarodowej Stacji Kosmicznej 19 lutego 2013 roku. Przyrząd skonstruowano w Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk w Warszawie. (Źródło: CBK PAN)

Na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej trwa rozruch aparatury wchodzącej w skład eksperymentu OBSTANOVKA (Środowisko). Jednym z przyrządów, który właśnie zaczął gromadzić dane naukowe, jest analizator częstotliwości radiowych RFA, skonstruowany w Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk (CBK PAN) w Warszawie. Urządzenie zbudowano w celu monitorowania w zakresie radiowym własności elektromagnetycznego środowiska kosmicznego w bezpośrednim sąsiedztwie stacji. Analizator pozwoli również opisywać zmiany najbliższego otoczenia Ziemi wywołane zmienną aktywnością Słońca.

"Międzynarodowa Stacja Kosmiczna to wielki, w znacznej części metalowy obiekt, który przemieszcza się w plazmie wokółziemskiej i ją zaburza. Chcemy się dowiedzieć, jak te zaburzenia wpływają na samą strukturę stacji, na znajdujące się na niej przyrządy i wyniki prowadzonych tu doświadczeń. To pierwsze pomiary tego typu", mówi prof. dr hab. Hanna Rothkaehl z CBK PAN.

W skład zespołu prowadzącego eksperyment OBSTANOVKA wchodzą badacze z Bułgarii, Polski, Rosji, Szwecji, Węgier, Wielkiej Brytanii i Ukrainy. Polskim wkładem w część falowo-plazmową eksperymentu jest analizator częstotliwości radiowych RFA, zbudowany dzięki grantom Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Przyrząd składa się z analizatora sygnałów i dwóch anten: jednej do detekcji trójwymiarowego pola elektrycznego, drugiej do detekcji trójwymiarowego pola magnetycznego. Zadaniem aparatury jest badanie falowych zjawisk elektromagnetycznych zachodzących w zakresie częstotliwości od 100 kHz do 15 MHz.

Przez ostatni rok analizator RFA przechodził testy w Instytucie Badań Kosmicznych w Moskwie. 12 lutego tego roku statek transportowy Progress dostarczył przyrząd na Międzynarodową Stację Kosmiczną. 19 lutego kosmonauta Roman Romanenko podczas spaceru kosmicznego rozłożył na zewnątrz stacji układ anten wykonanych w CBK PAN. Późniejsze testy potwierdziły poprawną pracę przyrządu i umożliwiły rozpoczęcie zbierania danych naukowych.

Eksperyment realizowany przez naukowców z CBK PAN ma znaczenie także dla lepszego poznania mechanizmów odpowiedzialnych za kształtowanie pogody kosmicznej i jej wpływu na stację. Środowisko wokół stacji jest bowiem silnie modyfikowane przez zjawiska, w których główną rolę odgrywają oddziaływania między polami magnetycznymi Ziemi i Słońca. Pomiary pozwolą również zdobyć dokładniejsze informacje o zakłóceniach elektromagnetycznych z powierzchni naszej planety. Szumy pochodzenia cywilizacyjnego, generowane przez linie wysokiego napięcia czy radiowe i telewizyjne stacje nadawcze, powoli zaczynają być dla współczesnej technologii równie istotnym problemem jak słynne śmieci kosmiczne - pozostałości satelitów, krążące w niekontrolowany sposób wokół Ziemi.

"Z uwagi na ograniczenia transmisyjne w rosyjskim module stacji, tylko niewielka część danych zarejestrowanych przez przyrząd RFA jest przesyłana od razu na Ziemię. Pełny zestaw wyników trafia na wymienne dyski, które co kilka miesięcy będą transportowane z orbity przez powracających ze stacji kosmonautów", wyjaśnia prof. Rothkaehl.

Centrum Badań Kosmicznych (CBK) to interdyscyplinarny instytut naukowy Polskiej Akademii Nauk. Utworzony w 1976 roku, prowadzi za pomocą eksperymentów kosmicznych badania w zakresie fizyki bliskiej przestrzeni kosmicznej, w tym badania Słońca, planet i małych ciał Układu Słonecznego oraz geodynamiki i geodezji planetarnej, a także prace badawczo-rozwojowe w zakresie technologii satelitarnych i technik kosmicznych dla badań Ziemi. CBK brało udział w najbardziej prestiżowych międzynarodowych misjach kosmicznych: CASSINI (badania Saturna i jego księżyca, Tytana), INTEGRAL (kosmiczne laboratorium wysokich energii), MARS EXPRESS (orbiter marsjański) czy ROSETTA (misja do komety). W Centrum zbudowano ok. 50 przyrządów, które zostały wyniesione w przestrzeń kosmiczną na pokładach satelitów i sond międzyplanetarnych.

Źródło: Centrum Badań Kosmicznych PAN.

Zmodyfikowane genetycznie myszy, badane w jednym z nowych laboratoriów Centrum Neurobiologii Instytutu Nenckiego w Warszawie, już wkrótce pomogą naukowcom lepiej zrozumieć mechanizmy odpowiedzialne za zaburzenia czynności metabolicznych prowadzące do otyłości.

1. Dr Witold Konopka ze zmodyfikowanymi genetycznie myszami, u których można wyłączyć gen Dicer. Zwierzęta wyhodowano w Pracowni Modeli Zwierzęcych Centrum Neurobiologii Instytutu Nenckiego. (Źródło: Instytut Nenckiego, Grzegorz Krzyżewski)

W Instytucie Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego Polskiej Akademii Nauk w Warszawie bada się myszy z bardzo precyzyjnie zmodyfikowanym genomem. Dzięki możliwości wyłączenia genu Dicer u dorosłych osobników, myszy będzie można wykorzystać w celu lepszego zrozumienia procesów związanych z takimi funkcjami poznawczymi jak uczenie się i pamięć. Co więcej, naukowcy z Instytutu Nenckiego właśnie wykazali, że owe transgeniczne myszy nadają się już do badań nad zaburzeniami metabolizmu skutkującymi otyłością.

Badania nad genem Dicer i jego wpływem na procesy poznawcze i metaboliczne są obecnie prowadzone w Instytucie Nenckiego w Pracowni Modeli Zwierzęcych, nowym laboratorium środowiskowym, stanowiącym część powstającego Centrum Neurobiologii. Budowa Centrum jest realizowana na terenie kampusu Ochota w Warszawie w ramach dużego projektu europejskiego Centrum Badań Przedklinicznych i Technologii CePT. W projekcie, finansowanym z Programu Operacyjnego "Innowacyjna Gospodarka", uczestniczy 10 warszawskich instytucji naukowych.

"Nikogo nie trzeba przekonywać, że wiedza o funkcjach poszczególnych genów człowieka ma absolutnie fundamentalne znaczenie i w biologii, i w medycynie", mówi dr Witold Konopka, kierownik Pracowni Modeli Zwierzęcych. "Lecz jak poznać funkcje genu, skoro nie możemy dokonywać modyfikacji genetycznych u ludzi? Jedyną metodą jest stworzenie odpowiedniego zwierzęcia, na przykład dorosłej myszy, u której gen można byłoby włączyć lub wyłączyć w celu odpowiedniego modelowania choroby. To łatwo powiedzieć, znacznie trudniej zrobić. Zwłaszcza wtedy, gdy w grę wchodzą geny naprawdę ważne dla każdej komórki".

Dr Konopka od kilku lat zajmuje się badaniami nad mysim genem Dicer. Gen ten, którego analog znajduje się m.in. w genomie człowieka, odpowiada za powstawanie białka skracającego cząsteczki RNA do krótkich, 20-nukleotydowych fragmentów, pełniących ważne funkcje w regulowaniu pracy innych genów. Aktywność genu Dicer jest niezbędna dla prawidłowego funkcjonowania komórki. Nie można go po prostu wyłączyć u zygot, bo defekt będzie tak poważny, że uniemożliwi poprawny rozwój zarodków.

Przygotowanie transgenicznej myszy, u której w wieku dorosłym można zablokować gen Dicer, trwa półtora roku. Proces zaczyna się od otoczenia genu Dicer na łańcuchu DNA dwoma sekwencjami znanymi jako loxP. Zabieg ten przeprowadza się na komórkach macierzystych, wstrzykiwanych następnie do zarodka. Ponieważ gen Dicer cały czas działa, zarodek może rozwijać się normalnie. Równolegle, do zygoty zwierzęcia przeciwnej płci wprowadza się gen kodujący białko znane jako rekombinaza Cre-ERT2. Cząsteczki tego białka składają się z części zawierającej enzym Cre oraz fragmentu reagującego na związek chemiczny o nazwie tamoksyfen. Fragment ten przed reakcją z tamoksyfenem uniemożliwia wnikanie rekombinazy Cre-ERT2 do jądra komórkowego.

Dorosłe myszy obu typów trzeba następnie krzyżować w celu otrzymania potomstwa, które będzie miało od obojga rodziców zarówno gen Dicer otoczony sekwencjami loxP, jak i gen kodujący rekombinazę. Mysz taka powstała dzieki wspólnym wysiłkom wielu grup badawczych z różnych ośrodków naukowych świata, m.in. German Cancer Research Center (DKFZ) w Niemczech czy Imperial Collage London z Wielkiej Brytanii.

Aby u dorosłych osobników otrzymanych opisaną drogą wyłączyć gen Dicer, wystarczy przez kilka dni podawać im tamoksyfen. Substancja ta kumuluje się w neuronach i umożliwia rekombinazie wniknięcie do jąder komórkowych. Enzym Cre rozpoznaje wtedy sekwencje loxP i wycina fragment kodu między nimi, czyli w tym przypadku gen Dicer.

"Pierwsze myszy, u których w dowolnym momencie można było wyłączyć gen Dicer, otrzymałem kilka lat temu podczas stażu podoktorskiego w German Cancer Research Center w Heidelbergu. Teraz wytwarzamy je także w Pracowni Modeli Zwierzęcych naszego instytutu. Ale stworzenie samych zwierząt to tylko część zadania. Jeśli chcemy prowadzić dzięki nim badania, zwierzęta muszą być odpowiednio scharakteryzowane", wyjaśnia dr Konopka.

Cechy myszy używanych do badań naukowych muszą być dokładnie znane. Bez tej wiedzy naukowcy nie mogliby ustalić, czy obserwowana zmiana w wyglądzie lub zachowaniu zwierzęcia ma związek z wyłączeniem danego genu. "Dwa lata temu scharakteryzowaliśmy procesy kognitywne nowych myszy. Stwierdziliśmy wtedy, że po wyłączeniu genu Dicer zwierzęta wykazywały lepszą pamięć niż grupy kontrolne", mówi dr Konopka. Około 5 miesięcy po usunięciu genu Dicer z mózgu dochodziło jednak do obniżenia zdolności poznawczych poniżej pułapu grupy kontrolnej, co można wiązać z obumieraniem neuronów pozbawionych genu Dicer. Obecnie udało się zakończyć analizy zmian procesów metabolicznych u nowych myszy, które przez 3-4 tygodnie po wyłączeniu genu Dicer więcej jedzą i szybko tyją, po czym ich apetyt wraca do normy, ale podwyższona masa ciała ciągle się utrzymuje.

"Dotychczas wiedzieliśmy z odpowiednią dokładnością, jak nasze myszy się uczą i jak pamiętają. Teraz jesteśmy pewni, że tych samych myszy możemy używać także do badań nad otyłością, co zresztą wkrótce zamierzamy uczynić. Ale w nowej pracowni będziemy nie tylko realizowali badania nad wymodelowanymi chorobami. Chcemy także wytwarzać transgeniczne zwierząta dla innych ośrodków naukowych", podkreśla dr Konopka.

Źródło: Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego Polskiej Akademii Nauk

W roku 2007 Australia wprowadziła program bezpłatnych szczepień ochronnych przeciw wirusowi brodawczaka ludzkiego (HPV) dla dziewcząt w wieku 12-13 lat. Do programu wybrano szczepionkę czterowalentną, która poza typami 16 i 18 wirusa odpowiedzialnymi za większość przypadków raka szyjki macicy (jak również innych nowotworów złośliwych ze spektrum działalności HPV - np. raka odbytu, sromu, prącia czy części raków gardła) chroni także przed HPV 6 i 11 przyczyniającymi się chociażby do powstawania kłykcin kończystych zwanych też brodawkami płciowymi (wiąże się je z tymi konkretnymi typami wirusa w ponad 90% przypadków). O ile wiedza o udziale wirusów brodawczaka w patogenezie raka szyjki macicy jest już stosunkowo szeroko rozpowszechniona, o tyle pozostałe zmiany, zwłaszcza łagodne, jak kłykciny, nie doczekały się podobnego zainteresowania medialnego, choć stanowią niemały problem zdrowotny, przyczyniając się do dolegliwości natury i fizycznej, i - ze względu na pewną wstydliwość schorzenia - psychicznej (wątpiącym polecam opublikowaną w The New England Journal of Medicine fotografię kłykcin olbrzymich umiejscowionych w szparze międzypośladkowej mężczyzny). To właśnie kłykciny - kalafiorowate, wysoce zaraźliwe zmiany położone w okolicy odbytu i narządów płciowych - skupiły uwagę badaczy oceniających wstępne efekty populacyjne programu szczepień przeciwko HPV.

Występowanie brodawek płciowych oceniano osobno w okresie "przedszczepieniowym" - na podstawie danych z lat 2004-2007 i w okresie "szczepieniowym" - od 2007 do końca 2011 roku, a badanych podzielono pod względem płci i postaci kontaktów seksualnych odbywanych podczas 12 miesięcy przed włączeniem do analizy (kontakty hetero-, homo- i biseksualne - odpowiednio na podstawie deklaracji badanych). Wyszczepialność wynosiła dla pierwszej dawki szczepionki 83%, dla kolejnych odpowiednio - 80% i 73%. W grupach starszych, dla których organizowano równoległe programy "doszczepiania" (dla grupy wiekowej 13-18 w szkołach, dla kobiet do 26 roku życia w placówkach opieki zdrowotnej) były to odsetki mniejsze - odwrotnie proporcjonalnie do wieku (aż 52% w przypadku grupy najstarszej - 20-26 lat). Statystyki opracowano na podstawie raportów z 8 dużych australijskich centrów zdrowia seksualnego, które były w stanie dostarczyć dane retrospektywne aż do roku 2004.

W latach 2004-2011 włączone do badania ośrodki przyjęły (liczono wizyty pierwszorazowe) 85770 pacjentów. Rozpoznanie kłykcin kończystych postawiono 7689 (9%) spośród nich (2394 płci żeńskiej, 5292 męskiej). W okresie "szczepieniowym" zaobserwowano znaczący spadek odsetka zdiagnozowanych kobiet - z 8,9% w 2004 i 9,6% w 2007 do 2,7% w 2011. Spadła również ilość mężczyzn z brodawkami płciowymi - z 11,7% (2007) do 7,4%. Największy spadek ilości rozpoznań zanotowano w grupie kobiet najmłodszych (<21 roku życia), w najszerszym stopniu objętej szczepieniami - z 11,5% do 0,85% (92,6%) - w 2011 zdiagnozowano zaledwie 13 przypadków, wszystkie z grupy niezaszczepionej.

W grupie kobiet w wieku 21-30 obserwowany spadek był niższy - wyniósł 72,6% (z 11,3% do 3,1%), w grupie kobiet starszych nie zanotowano znaczących zmian.

Heteroseksualni mężczyźni, jak się zdaje - również skorzystali na wprowadzeniu szczepień przeciw HPV. W najmłodszej ich grupie częstość rozpoznań kłykcin spadła o 81,8% (z 12,1% w 2007 do 2,2% w 2011), spadek ten dla grupy w wieku 21-30 wyniósł już zaledwie 50,2%, a wśród mężczyzn starszych - podobnie jak w przypadku kobiet - znaczących zmian nie wykryto. Wśród mężczyzn zgłaszających stosunki seksualne z mężczyznami pojawił się jedynie niewielki, choć znaczący statystycznie trend spadkowy (odsetek rozpoznań zmniejszył się o 24,7%).

W ramach pośredniej kontroli dla obserwowanych zjawisk zebrano również dane na temat diagnozowanych w badanym okresie zakażeń dróg moczowo-płciowych bakteriami z rodzaju Chlamydia. Nie zaobserwowano tu spadku częstości zakażeń dla żadnej z grup badanych, wręcz przeciwnie - znaczący statystycznie wzrost odsetka rozpoznań.

Raport wykazuje znaczące obniżenie częstości występowania brodawek płciowych w badanej populacji od czasu wprowadzenia programu powszechnych szczepień przeciwko HPV w Australii, zwłaszcza w grupie o najwyższej wyszczepialności, w której problem ten, jak się wydaje, zanikł. Pozostaje to w zgodności z wynikami opublikowanego w 2005 roku w Lancet Oncology badania, które wykazało bardzo wysoką skuteczność czterowalentnej szczepionki przeciw HPV 6 i 11. Szczepienia przeprowadzano jedynie wśród dziewcząt i młodych kobiet, zatem notowany wśród mężczyzn spadek częstości zachorowań można przypisywać zjawisku odporności grupowej (zbiorowiskowej). Od tego roku (2013) w Australii rząd planuje rozszerzyć swój program bezpłatnych szczepień także na chłopców - główną grupą docelową będą chłopcy w wieku 12-13, jednak jednocześnie będą prowadzone także szczepienia "wyrównawcze" dla starszych grup. Podstawowym celem szczepień chłopców - poza zwiększeniem zasięgu odporności grupowej - jest zapobieganie rozwojowi brodawek płciowych oraz raka prącia, odbytu i gardła.

Oryginalny artykuł: Ali H, Donovan B, Wand H, Read TR, Regan DG, Grulich AE, Fairley CK, Guy R, Genital warts in young Australians five years into national human papillomavirus vaccination programme: national surveillance data; BMJ 2013;346:f2032. Abstrakt. Ilustracja pochodzi ze strony CDC, domena publiczna

O sprzeciwie sumienia farmaceutów - tak brzmi tytuł projektu realizowanego przez teologów za publiczne pieniądze przyznane przez Narodowe Centrum Nauki.

Kierownik projektu: Małgorzata Prusak, mgr farmacji, mgr teologii, doktorantka Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie, pracuje w aptece

Opiekun naukowy: Ks. Marian Machinek, profesor wydziału Teologii Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie, specjalizuje się w teologii moralnej szczególnie z zakresu bioetyki.

Tytuł projektu: Aspekty teologiczne, etyczne i prawne sprzeciwu sumienia farmaceutów

Opis projektu:

Zamierzeniem realizowanego projektu jest próba odpowiedzi na pytanie, czy w demokratycznym społeczeństwie może być uznane prawo do sprzeciwu sumienia farmaceuty pracującego w systemie publicznej opieki zdrowotnej? Zastosowanie klauzuli sumienia przez farmaceutów wiąże się głównie z wydawaniem w aptece środków farmakologicznych, które mogą w swoim działaniu wpływać na początek lub koniec ludzkiego życia (antykoncepcja, eutanazja, wspomagane samobójstwo). Zatem problem klauzuli sumienia wpisuje się w dyskurs nad ochroną ludzkiego życia od poczęcia aż do naturalnej śmierci wraz z jego podłożem filozoficznym, etycznym, moralnym oraz prawnym.

Opisywane zagadnienie wiąże się również z prawem każdego człowieka do wolności religijnej. W tym aspekcie farmaceuta staje wobec konfliktu, którego rozwiązanie wymaga dokonania przez niego wyboru pomiędzy wypełnianiem prawa Bożego i prawa stanowionego przez człowieka. Obecnie argumenty religijne są pomijane lub minimalizowane i przenoszone w tak zwaną sferę prywatną wyłączając je w ten sposób z debaty publicznej. Mają one jednak dużą moc decyzyjną i bezsprzecznie wpływają na zajmowane postawy poszczególnych osób.

Uznanie prawa do sprzeciwu sumienia przez farmaceutów jest o wiele bardziej złożone i ma szersze tło niż to się z pozoru wydaje. Brak zagwarantowanej prawnie możliwości powołania się na tzw. klauzulę sumienia przez farmaceutów (za wyjątkiem niektórych regionów w USA i Wielkiej Brytanii) może być odebrany, jako naruszenie ich godności i wynikającej z niej konstytucyjnej wolności do działania w zgodzie ze swoim sumieniem.

Z drugiej strony uznanie "kontrowersyjnego" prawa do odmowy wydania przez farmaceutę pewnych produktów farmaceutycznych rodzi nowe wątpliwości. Są one dopuszczone do legalnej dystrybucji, a to koliduje z prawem dostępu do gwarantowanych przez państwo świadczeń medycznych. W nieunikniony sposób prawo to dzieliłoby "leki" i procedury medyczne na "moralne" i "niemoralne" pokazując, że nie zawsze to, co legalne musi być uznawane za moralne. Poza tym prawo do sprzeciwu sumienia bez wątpienia dotyka delikatnej relacji pomiędzy pacjentem, lekarzem i farmaceutą w wymiarze wolności i odpowiedzialności osobistej każdego z nich, jak również oczekiwań społeczeństwa wobec pracowników publicznej opieki zdrowotnej. Przeciwnicy uważają, że wprowadzenie tego typu uregulowań naruszałoby prawo człowieka do decydowania o własnej prokreacji. Ten pogląd w kontekście szeroko dzisiaj lansowanego prawa każdego człowieka do wolnego wyboru w zakresie zdrowia reprodukcyjnego i planowania rodziny pokazuje, że prawo to dotyczy wszystkich, ale nie w równym stopniu, szczególnie, jeśli chodzi o niestosowanie przymusu w tej dziedzinie.

Z całą pewnością zagadnienie klauzuli sumienia u farmaceuty jest nowe i ma wielowymiarowy charakter. Tocząca się debata na ten temat wyłoniła wiele argumentów "za" i "przeciw". Ich przegląd i ocena wymaga znacznie bardziej pogłębionych studiów niż polemika, z jaką spotykamy się podczas medialnej dyskusji wywołanej przez postulaty Katolickiego Stowarzyszenia Farmaceutów Polskich żądające uszanowania sumień także tej grupy zawodowej. Niewątpliwie temat ten jest trudny, wciąż budzi wiele kontrowersji i skrajnych emocji. Gruntowna analiza i odniesienie się do wiedzy z różnych dziedzin nauki pomoże usystematyzować i zrozumieć argumenty każdej ze stron. Mamy także nadzieję, że przyczyni się ona również do zmiany społecznego podejścia do tej kwestii na bardziej merytoryczne i konstruktywne.

Ostatecznie prawo do sprzeciwu sumienia leży w gestii samych farmaceutów, w mocy ich własnych przekonań i argumentów. Dlatego też, poza wieloaspektową analizą tej problematyki, w ramach tego projektu zostanie przeprowadzone badanie opinii pracowników aptek na ten temat za pomocą ankiety poglądowej.

[Źródło: http://www.ncn.gov.pl/finansowanie-nauki/przyklady-projektow/prusak] Dodał(a): Maria S.

Nanotechnologia jest na tyle nową dziedziną, że nikt nie ma jeszcze pewności, co z niej wyniknie. Wizje przyszłości sięgają od możliwości odtwarzania takich rzeczy, jak diamenty czy artykuły spożywcze, po świat pochłaniany przez samoreplikujące się nanoroboty.

Do niedawna to przyroda była jedynym "wytwórcą" materii molekularnej. W ciągu ostatnich kilku lat nanotechnologia przebiła się do świadomości publicznej, łącząc ze sobą różne obszary nauki. Oczekuje się, że technologia doprowadzi do wielu innowacji, które mogą pomóc w rozwiązaniu wielu problemów, z jakimi boryka się współczesne społeczeństwo.

Produkty oparte na nanotechnologii już są na rynku, między innymi komponenty elektroniczne, farby odporne na zarysowania, sprzęt sportowy, niegniecące i nieplamiące się tkaniny czy emulsje do opalania. Analitycy szacują aktualną wartość rynku takich produktów na setki miliardów euro, a do roku 2015 może ona wzrosnąć do jednego biliona.

To jednak oznacza także, iż potencjalna ekspozycja w miejscu pracy i w miejscach publicznych na wyprodukowane nanocząstki może radykalnie wzrosnąć w najbliższej przyszłości. Wielu naukowców zajmuje się już zagadnieniami toksyczności powiązanymi z rozmaitymi nanocząstkami in vitro oraz in vivo. Aczkolwiek nadal brakuje informacji o względnym zagrożeniu dla zdrowia i środowiska ze strony zmodyfikowanych nanocząstek. Oddziaływanie nanocząstek na układ immunologiczny nadal jest przedmiotem analiz, a badania licznych preparatów nanocząsteczkowych zalicza się zasadniczo do dwóch kategorii: (a) reakcje na nanocząstki modyfikowane specjalnie w celu pobudzania układu immunologicznego i (b) niepożądane skutki uboczne nanocząstek.

Projekt InLiveTox, finansowany w ciągu ostatnich trzech lat przez UE, znacząco rozwinął możliwości testowania nanocząstek in vitro. W ramach przedsięwzięcia położono nacisk na skutki ekspozycji na nanocząstki w jelitach, układzie krążenia i wątrobie. Ekspozycja związana z przyjmowaniem pokarmu jest szczególnie istotna ze względu na obecność nanocząstek w żywności, opakowaniach spożywczych i lekach przyjmowanych doustnie.

W toku projektu opracowano nowy, modularny układ testowy in vitro oparty na automatyce strumieniowej i zademonstrowano jego zastosowanie do modelowania reakcji wybranych tkanek na spożycie nanocząstek. Walidację wyników układu in vitro przeprowadzono w ramach badań in vivo biokinetyki i toksyczności nanocząstek przyjmowanych przez szczury. Tkanki tych zwierząt zostały wykorzystane do zbadania reakcji toksykologicznych, ponownie ze szczególnym uwzględnieniem jelit, układu krążenia i wątroby. Następnie porównano dane z innymi analizami biokinetycznymi, w których wykorzystano podobne cząstki, ale inne drogi ekspozycji (np. poprzez drogi oddechowe). Dane uzyskane in vivo na temat ekspozycji na wstrzyknięcie i spożycie porównano z danymi ze standardowych analiz (statycznych o jednym typie komórek). Opracowany system wykazał nadzwyczajny schemat różnic i podobieństw, zwłaszcza przy analizie zapalenia. Ujawniono wyraźne różnice w fizjologicznym znaczeniu różnych podejść.

To oznacza, że wyniki projektu InLiveTox mogą potencjalnie zmienić sposób, w jaki sektory farmaceutyczny, chemiczny, kosmetyczny i spożywczy testują bezpieczeństwo i efektywność nowych materiałów. Udoskonalone metody mogą przynieść istotne korzyści gospodarcze zarówno poprzez obniżenie kosztów testów w porównaniu do tych, w których wykorzystuje się zwierzęta, jak i poprzez możliwość szybszego wprowadzania na rynek bezpieczniejszych produktów niż dzieje się to za pomocą istniejących metod, przy zachowaniu zgodności z rozporządzeniem REACH.

Technologia opracowana w toku projektu może zapewnić istotną przewagę konkurencyjną jej pierwszym użytkownikom. Można ją wykorzystywać jako narzędzie testowe i badawcze dowolnych cząstek chemicznych w toksykologii i farmakologii. Pod wieloma względami wyniki projektu znacznie przekroczyły oczekiwania, przynosząc fascynującą i innowacyjną technologię, która ma potencjał, by stać się fundamentem nowych produktów w testach in vitro. Na poziomie makro projekt stanowi potwierdzenie konkurencyjnej pozycji europejskich organizacji badawczych na skalę międzynarodową w dynamicznie rozwijającej się dziedzinie testów in vitro.

Konsorcjum zawiązane w odpowiedzi na zaproszenie FP7-NMP-2008-1.3-2 w 7PR to interdyscyplinarna grupa złożona z liderów nanotoksykologii, farmacji i inżynierii na szczeblu europejskim oraz czołowej, amerykańskiej grupy badawczej z Uniwersytetu w Rochester.

Źródło: CORDIS, UE.

Więcej: Intestinal, Liver and Vascular Nanoparticle Toxicity

Genewa, 14 lutego 2013 r. O 7:24, operatorzy akceleratora LHC w CERN wygasili wiązki, pomyślnie kończąc jego pierwszy, trzyletni okres działania. Pierwszy etap pracy LHC zaowocował istotnym postępem w fizyce, w szczególności ogłoszonym 4 lipca 2012 odkryciem nowej cząstki, która coraz bardziej wydaje się być długo poszukiwanym bozonem Higgsa. W ostatnich tygodniach działania ilość danych z LHC przekroczyła symboliczną wartość 100 petabajtów. To mniej więcej tyle co 700 lat filmu w jakości full HD!

"Mamy wszelkie powody do zadowolenia z tych pierwszych trzech lat pracy LHC," powiedział Dyrektor Naczelny CERN Rolf Heuer. "Zarówno akcelerator jak eksperymenty, systemy obliczeniowe oraz cała infrastruktura działały wyśmienicie, a dodatkowo mamy na koncie ważkie odkrycie naukowe."

LHC właśnie rozpoczyna pierwszą długą przerwę w działaniu (ang. long shutdown, LS1) podczas której przeprowadzone zostaną istotne prace usprawniające cały system akceleratorów CERN. LHC zostanie przygotowane do pracy przy wyższej energii, a eksperymenty dokonają istotnych napraw. LHC wznowi działanie w 2015 roku.

"Zarówno samo LHC, jak i cały system akceleratorów CERN wymaga istotnych usprawnień," powiedział Dyrektor CERN do spraw akceleratorów i technologii Steve Myers, "W praktyce odtworzymy wszystkie połączenia pomiędzy magnesami LHC tak, by w momencie ponownego rozruchu w 2015 roku, móc pracować przy docelowej energii 7TeV na wiązkę."

Podczas pierwszych trzech lat działanie LHC przeszło wszelkie oczekiwania, dostarczając o wiele więcej danych niż zakładano. Fizycy określają ilość danych w jednostkach zwanych odwrotnymi femtobarnami. Jak dotąd każdy z dwóch wielkich eksperymentów, ATLAS i CMS, zebrał około 30 odwrotnych femtobarnów, z czego ponad 23 w samym 2012 roku.

Aby to lepiej zilustrować warto przypomnieć, że do odkrycia ogłoszonego 4 lipca 2012 roku posłużyło około 12 odwrotnych femtobarnów. Tak więc, sporo danych pozostało jeszcze do przeanalizowania w ciągu LS1.

"Mamy mnóstwo analiz fizycznych do zrobienia w ciągu LS1, i to nie tylko na LHC," powiedział Dyrektor do spraw naukowych CERN Sergio Bertolucci. "LHC jest okrętem flagowym eksperymentalnego programu CERN, niemniej pozostaje jedynie elementem bardzo zróżnicowanej infrastruktury badawczej. Pozostałe eksperymenty cały czas prowadzą swoje analizy, można się więc spodziewać wielu ciekawych wyników również w trakcie LS1."

W ciągu pierwszych tygodni tego roku LHC zderzało protony z jonami ołowiu w celu lepszego zrozumienia stanu materii zaraz po Wielkim Wybuchu. W ostatnich dniach działania LHC powrócił do zderzeń proton-proton, ale tym razem przy niższej energii. Te dane będą szczególnie pomocne przy interpretacji zjawisk zaobserwowanych w zderzeniach jonów ołowiu. Testy przy użyciu pojedynczej wiązki potrwają do końca tygodnia, po czym rozpocznie się proces ogrzewania LHC do temperatury pokojowej aby umożliwić rozpoczęcie prac przewidzianych w czasie LS1.

[Źródło: CERN, tłum. Paweł Brückman de Renstrom]

Przyrost ludności na świecie, której liczba wedle szacunków ma do 2050 r. osiągnąć dziewięć miliardów, może mieć poważne następstwa dla hodowli i upraw. Obecnie około 15% światowej populacji głoduje, żyje w biedzie lub jest w niebezpieczny sposób zależne od rolnictwa. Potencjalnym rozwiązaniem problemu wyżywienia świata, o którym mówi się już od 30 lat, jest nieustannie dzielące opinie ziarno modyfikowane genetycznie. Poddawanie materiału siewnego obróbce chemicznej, aby pozbyć się porażenia przez szkodniki również pozostaje kontrowersyjne. Teraz naukowcy opracowali innowacyjną metodę usuwania patogenów bez modyfikacji genetycznej ziarna czy działania ze szkodą dla środowiska.

Naukowcy z Instytutu Technologii Wiązkowo-Plazmowej im. Fraunhofera FEP w Dreźnie, Niemcy, opracowali przyjazną dla środowiska metodę usuwania drobnoustrojów chorobotwórczych z materiału siewnego. Poddają ziarno obróbce elektronowej, która w ciągu milisekund niszczy DNA szkodliwych organizmów. Dzięki specjalnemu układowi, cząstki elementarne oddziałują jedynie na powierzchni i łupinie. Zarodek wewnątrz ziarna pozostaje nietknięty, a zatem siła kiełkowania nie zostaje osłabiona.

W ziarnach zadomawia się pleśń, grzyby, bakterie i wirusy. Aby je wytępić, a przez to zapobiec rozprzestrzenianiu się chorób, materiał siewny jest z zasady zaprawiany chemicznie. Jednak w ostatnich latach ta metoda została zakwestionowana. Wycofano pozwolenia na niektóre środki chemiczne, a udzielanie nowych pozwoleń wyraźnie ograniczono. Ponadto poważny przypadek zakażenia E. coli wywołany przez kiełki fasoli, który latem 2011 r. trafił do czołówki najważniejszych wiadomości, również doprowadził do nawoływań o alternatywy.

"W przypadku ziaren zbóż patogenami są niemal wyłącznie grzyby" - stwierdza Frank-Holm Rögner, kierownik wydziału FEP. "Jednak ze względu na zmiany klimatu, ziarna zbóż coraz częściej są atakowane przez bakterie z południa, przeciwko którym nie ma jeszcze środków chemicznych. Nasza obróbka oparta na przyspieszonych elektronach o niskiej energii jest skuteczna przeciw patogenom bakteryjnym i grzybiczym. Patogeny nie są w stanie również wykształcić oporności na ten proces". Zważywszy, że zespół nie stosuje żadnych chemicznych domieszek, niszczenie patogenów przebiega w sposób przyjazny środowisku. Uzyskany w ten sposób materiał siewny może być wykorzystywany bez żadnych obaw.

Eksperci już dawno wykazali, że zdolność kiełkowania ziaren poddanych takiej obróbce jest taka sama jak ziaren zaprawianych chemicznie, a naukowcy od dwóch dekad pracują nad dalszym rozwojem tej metody. W 2002 r. skonstruowano mobilne urządzenie demonstracyjne, aby przeprowadzić testy w całych Niemczech. Mimo rekomendacji procesu przez EPPO (Europejską i Śródziemnomorską Organizację Ochrony Roślin) w zakresie upraw tradycyjnych i ekologicznych, technologia ta nie zdołała wejść na rynek i nie wykroczyła poza status demonstracji. Zdaniem Rögnera, jedną z przyczyn braku sukcesu ekonomicznego wśród rolników był ich opór przed zmianą dostawcy materiału siewnego i nawyków.

Aby pokonać ten opór, naukowcy podjęli współpracę z przedsiębiorstwem Nordkorn Saaten GmbH. W 2010 r. firma Nordkorn miała okazję po raz pierwszy przetestować proces za pomocą mobilnego demonstratora - ciężarówki, na której urządzenie jest zamontowane - bezpośrednio na miejscu, w swojej siedzibie w Güstrow, Niemcy. Producenci materiału siewnego byli pod wrażeniem prototypu, który pracował w trybie ciągłym z wydajnością do 30 ton na godzinę. Od tamtej pory firma Nordkorn kupiła zakład pilotażowy wraz z wieloletnim partnerem instytutu w zakresie materiału siewnego - przedsiębiorstwem BayWa AG - i zleciła instytutowi budowę drugiego urządzenia według indywidualnego projektu. Eksploatacja tego jedynego w swoim rodzaju systemu rozpocznie się w Güstrow w drugiej połowie czerwca 2013 r. Przedsiębiorstwa BayWa i Nordkorn wraz z budowniczym zakładu planują dalszy rozwój urządzenia. Z czasem, jak się przewiduje, technologia ma stać się bardziej dostępna i kompaktowa.

Naukowcy są przekonani, że ta nowa metoda zaprawiania okaże się sukcesem i pomoże rolnikom pokazać podejmowane przez nich starania w zakresie redukowania śladu CO2 i ograniczania stosowania pestycydów chemicznych. "Dzięki naszemu urządzeniu będziemy w stanie znacznie się do tego przyczynić" - zauważa Rögner. Jeżeli zaprawa elektronami zyska większa akceptację, FEP będzie mógł udzielać licencji na swój proces przedsiębiorstwom budującym zakłady.

Ponadto naukowcy z FEP promują swoją działalność za granicą. Instytut podejmuje starania, by wprowadzić proces obróbki elektronowej na rynek chiński i indyjski. "Zważywszy na duże ilości produkowanego materiału siewnego, widzimy tam spore możliwości" - mówi Rögner.

Źródło: CORDIS, UE.

1. Zdjęcie człowieka w wieku 24 lat chorego na trąd, Wikipedia

Choć trąd bardzo często postrzegany jest przez mieszkańców naszej części świata jako choroba raczej już historyczna, nadal - mimo tendencji spadkowej - notuje się około ćwierć miliona nowych przypadków tego schorzenia rocznie (The Lancet infectious diseases, 2011 Jun;11(6):464-70). Nadal też w naszej wiedzy na temat patomechanizmów choroby istnieją spore luki.

Prątki trądu (Mycobacterium leprae) to drobnoustroje bezwzględnie wewnątrzkomórkowe, a jednym z ich głównych punktów docelowych w organizmie są komórki Schwanna (lemmocyty) tworzące izolacyjne osłonki mielinowe obwodowych komórek nerwowych. Ich zajęcie prowadzi do charakterystycznych dla trądu uszkodzeń obwodowego układu nerwowego, ale też - jak się okazuje - jest istotnym czynnikiem prowadzącym do dalszego rozsiewu bakterii i powstawania równie charakterystycznych dla trądu ziarniniaków (guzki zbudowane z makrofagów i innych komórek układu odpornościowego) związanych z dalszymi deformacjami i upośledzeniem funkcji. Do pewnego stopnia zagadką pozostawały do niedawna wczesne etapy infekcji Mycobacterium leprae następujące po skolonizowaniu lemmocytów - zwłaszcza sposoby, którymi bakterie dokonują inwazji ze swojej "okołonerwowej" niszy na okoliczne tkanki - m.in. mięśniowe.

Komórki Schwanna znane są ze swej dość dużej plastyczności - to one w znacznej mierze uczestniczą w procesach regeneracji obserwowanych w obrębie obwodowego układu nerwowego. Tę właśnie cechę lemmocytów - jak opisano w styczniowym numerze czasopisma Cell - wykorzystują prątki trądu. Zainfekowanie prątkami wyizolowanych komórek Schwanna spowodowało w nich wzmożenie ekspresji genów związanych z rozwojem embrionalnym i różnicowaniem oraz podwyższenie aktywności mitotycznej. Jednocześnie nastąpiło proporcjonalne do obłożenia mikroorganizmami obniżenie w jądrach komórek zawartości czynnika transkrypcyjnego Sox-10 odpowiedzialnego z podstawowe funkcje lemmocytów, w tym tworzenie mieliny. Przez kolejne cztery tygodnie naukowcy obserwowali przemiany zachodzące w "trędowatych" komórkach - następowało w nich stopniowe odróżnicowywanie - kolejno wyłączały ekspresję genów normalnie odczytywanych w dojrzałych komórkach Schwanna, włączały natomiast odczyt genów związanych z pierwotnym różnicowaniem się mezenchymy (zarodkowej tkanki łącznej). Po 27 dniach od infekcji większość genów charakteryzujących dojrzałe lemmocyty była wyłączona, sprowadzając niegdysiejsze komórki Schwanna do poziomu komórek podobnych do mezenchymalnych komórek macierzystych (progenitor/stem-like cells, pSLC) - także pod kątem zmian epigenetycznych. Wśród ich nowych cech najistotniejsze z punktu widzenia badań nad rozwojem infekcji Mycobacterium leprae były zdolności migracyjne, immunomodulacyjne oraz zdolność różnicowania się do innych komórek tkanki łącznej - w tym komórek mięśni gładkich i poprzecznie prążkowanych. Tę ostatnią umiejętność badacze potwierdzili nie tylko in vitro, traktując "odmłodzone" lemmocyty odpowiednimi koktailami czynników wzrostu, tudzież inkubując w "odpowiednim" środowisku komórkowym, ale także in vivo, aplikując odróżnicowane, obładowane prątkami komórki myszom w miejscu uszkodzonej mięśniówki - "trędowate" komórki badane brały czynny udział w naprawie uszkodzenia, wbudowując się w regenerującą się tkankę mięśniową prążkowaną i rozprowadzając jednocześnie bezpośrednio prątki w otoczeniu. Podobne efekty uzyskano w przypadku mięśni gładkich. Powyższe zjawisko w połączeniu z uzyskaną w procesie odróżnicowania zdolnością migracji może tłumaczyć łatwość rozprzestrzeniania się zainfekowanych prątkami trądu komórek pośród innych tkanek.

Abstrakt graficzny oryginalnego artykułu

Pozostaje kwestia interakcji zainfekowanych komórek z elementami układu odpornościowego. W ramach nabytych podczas "odmładzania" zdolności immunomodulacyjnych obładowane prątkami komórki zaczynają produkować właściwe komórkom macierzystym tkanki łącznej cytokiny i chemokiny (białka wywierające wpływ na rozmaite elementy układu immunologicznego - wabiące, pobudzające, etc), czynniki wzrostowe, cząsteczki adhezyjne i enzymy. Czynniki przez nie uwalniane - wykazują w pracy naukowcy - przyciągają i pobudzają makrofagi tkankowe, zwiększając jednocześnie ich zdolności przeżyciowe i potencjał migracyjny. Jednocześnie odróżnicowane komórki infekują przyciągnięte makrofagi "swoimi" prątkami, co sprzyja dalszemu ich rozpowszechnieniu. Tworzą także - wraz z zarażonymi makrofagami - agregaty tkankowe - wspomniane wcześniej ziarniniaki, które poza uszkodzeniami morfologicznymi stanowią też dalszą "bazę wypadową" obładowanych prątkami makrofagów, które następnie rozniosą je po całym organizmie.

Praca opublikowana w Cell daje nie tylko nowy wgląd w patomechanizmy trądu - jej nowatorskość wiąże się raczej z przedstawieniem zupełnie nowego obrazu interakcji bakterii z komórkami gospodarza, interakcji, które wpasowują się w naturalną plastyczność rozwojową dorosłych zróżnicowanych komórek. Wgląd w te mechanizmy to przyczynek do zrozumienia nie tylko samego trądu czy - być może - innych infekcji drobnoustrojami wewnątrzkomórkowymi, ale też do lepszego rozpracowania najbardziej aktualnych zagadnień współczesnej medycyny - z indukowanymi komórkami macierzystymi na czele.

Oryginalna praca: Reprogramming Adult Schwann Cells to Stem Cell-like Cells by Leprosy Bacilli Promotes Dissemination of Infection, Masaki T, Qu J, Cholewa-Waclaw J, Burr K, Raaum R, Rambukkana A, Cell. 2013 Jan 17;152(1-2):51-67 Abstrakty: pubmed, Cell, Omówienie: Leprosy bug turns adult cells into stem cells