Jak zajrzeć w głąb komórki, sprawdzić, gdzie aktywne są konkretne geny, i dokładnie przeanalizować zestaw białek? Uniwersytet Jagielloński udostępnia naukowcom i partnerom zewnętrznym zaawansowane technologie, które pozwalają prowadzić badania na wielu poziomach biologicznej złożoności. W ramach projektu Miesiąc Partnera Klastra poznaj wybrane możliwości badawcze UJ, które mogą wspierać rozwój nowych rozwiązań w biotech, pharma, medtech i diagnostyce.
Uniwersytet Jagielloński dysponuje rozbudowaną infrastrukturą badawczą i specjalistycznymi usługami dostępnymi zarówno dla środowiska naukowego, jak i partnerów zewnętrznych. W ramach „Miesiąca Partnera Klastra” prezentujemy trzy przykłady zaawansowanych technologii rozwijanych na Wydziale Biologii, Wydziale Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii oraz w Małopolskim Centrum Biotechnologii UJ.
Zobaczyć niewidoczne – zaawansowane usługi mikroskopowe na Wydziale Biologii UJ
Wydziałowa Pracownia Mikroskopowa Wydziału Biologii UJ została wyposażona w unikatowy, komplementarny zestaw najnowocześniejszych systemów mikroskopowych, umożliwiających obrazowanie komórek, tkanek, mikroorganizmów i materiałów z bardzo wysoką rozdzielczością, również przyżyciowo, w stanie uwodnionym oraz w 3D.
Dotychczasowe możliwości mikroskopii konfokalnej zostały rozszerzone o mikroskopię arkusza światła (Light-Sheet Fluorescence Microscopy), pozwalającą na przestrzenne obrazowanie dynamicznych procesów zachodzących w żywych komórkach i tkankach. Z kolei możliwości transmisyjnej mikroskopii elektronowej zostaną wzbogacone o superrozdzielczą skaningową mikroskopię elektronową (SEM), umożliwiającą zarówno analizę morfologiczną, jak i analizę składu pierwiastkowego próbek. Aparatura pozwoli na pracę w wielu zaawansowanych trybach, m.in. w warunkach kriogenicznych (Cryostage), zmiennej próżni (Variable Pressure), obrazowaniu przestrzennym 3D (Serial Block-Face Imaging) oraz trybie transmisyjnym (Scanning Transmission Electron Microscopy).
Wyjątkowym elementem infrastruktury są także systemy kriogenicznego utrwalania próbek: High Pressure Freezer i Plunge Freezer, umożliwiające witryfikację komórek, tkanek oraz wodnych zawiesin mikro- i nanomateriałów. Doposażenie Pracowni zostało sfinansowane w ramach projektu „Rozbudowa i zwiększenie potencjału badawczego Pracowni mikroskopowej w Instytucie Zoologii i Badań Biomedycznych, Wydział Biologii UJ”, nr FEMP.01.04-IZ.00-0254/24, realizowanego w ramach programu Fundusze Europejskie dla Małopolski 2021–2027.
Komplementarność dostępnych technologii pozwala na wielopoziomową analizę tego samego problemu badawczego, od obserwacji dynamicznych procesów zachodzących w żywych komórkach po szczegółową charakterystykę ultrastruktury i składu materiału. Infrastruktura znajdzie zastosowanie nie tylko w biologii, ale również w badaniach materiałów geologicznych i metalurgicznych, nanomateriałów, koloidów, kremów, smarów oraz układów wielofazowych.
Zobaczyć geny tam, gdzie działają – przestrzenna analiza pojedynczych komórek na Wydziale Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ
Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego (WBBiB UJ) jest rozpoznawalnym na arenie międzynarodowej ośrodkiem naukowo-dydaktycznym specjalizującym się w biologii doświadczalnej. Zakłady i pracownie Wydziału dysponują nowoczesną, specjalistyczną aparaturą umożliwiającą badanie procesów biochemicznych i biofizycznych zachodzących w makrocząsteczkach, komórkach oraz tkankach roślinnych i zwierzęcych.
Na szczególną uwagę zasługuje system Xenium – nowoczesna platforma do transkryptomiki przestrzennej, umożliwiająca precyzyjne mapowanie ekspresji genów w kontekście histologicznym badanych tkanek. Technologia pozwala na jednoczesną lokalizację tysięcy transkryptów RNA bezpośrednio w tkance, z rozdzielczością pojedynczej komórki, bez konieczności izolacji materiału genetycznego. Znajduje zastosowanie m.in. w badaniach nowotworów, układu nerwowego, procesów immunologicznych oraz rozwoju tkanek. Łącząc analizę molekularną z informacją przestrzenną, system znacząco rozszerza możliwości interpretacji złożonych procesów biologicznych i wspiera rozwój medycyny precyzyjnej.
Analizator Xenium dostępny na WBBiB UJ jest pierwszym tego typu urządzeniem w Polsce. Technologia pozwala odczytywać aktywność setek lub tysięcy genów jednocześnie, zachowując informację o ich dokładnym położeniu w tkance i przypisaniu do konkretnych komórek. Dzięki temu badacz otrzymuje nie tylko informację o tym, jakie geny są aktywne, ale również w których komórkach i w jakim miejscu tkanki zachodzi dana aktywność.
Unikatowość tej infrastruktury wynika również z jej komplementarności. Xenium funkcjonuje w ramach Pracowni Obrazowania Struktur Biologicznych i Transkryptomiki Przestrzennej obok zaawansowanej mikroskopii konfokalnej oraz superrozdzielczej STED. Pozwala to łączyć informację o ekspresji genów z obrazem struktur komórkowych i lokalizacją wybranych elementów biologicznych.
Zmierzyć cały proteom – wysokorozdzielcza proteomika na Wydziale Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii oraz w Małopolskim Centrum Biotechnologii UJ
Wspólną inicjatywą Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii oraz Małopolskiego Centrum Biotechnologii UJ jest Pracownia Analiz Proteomicznych, zapewniająca dostęp do zaawansowanych technologii spektrometrii mas. Jej infrastruktura obejmuje m.in. wysokorozdzielcze spektrometry Orbitrap Astral i Orbitrap Q Exactive oraz systemy chromatografii cieczowej wykorzystywane do rozdziału próbek przed analizą MS.
Szczególne znaczenie ma Orbitrap Astral – spektrometr mas najnowszej generacji, łączący wysoką rozdzielczość, czułość i szybkość akwizycji danych. Umożliwia szczegółową analizę złożonych próbek biologicznych i precyzyjną charakterystykę ich składu białkowego.
Proteomika pozwala analizować rzeczywisty stan biologiczny komórki – nie tylko jej potencjał zapisany w genomie, lecz także zestaw obecnych w danym momencie białek, ich ilość, modyfikacje i wzajemne zależności. Platforma umożliwia m.in. identyfikację i ilościową analizę białek, badanie modyfikacji potranslacyjnych oraz analizę zmian zachodzących w proteomie pod wpływem choroby, leków czy innych czynników.
Wysoka czułość i rozdzielczość aparatury pozwalają pracować również z wymagającym materiałem biologicznym i niewielkimi ilościami próbek, a także wykrywać subtelne różnice pomiędzy analizowanymi materiałami. Dzięki temu proteomika znajduje zastosowanie m.in. w poszukiwaniu biomarkerów, badaniu mechanizmów chorób, charakterystyce odpowiedzi na leki oraz badaniach nad nowymi terapiami.
Istotnym wyróżnikiem Pracowni jest kompleksowość oferowanej usługi. Wsparcie obejmuje cały proces – od konsultacji i zaplanowania eksperymentu, przez przygotowanie próbek i pomiary LC-MS/MS, po przetwarzanie danych i analizę statystyczną. Dzięki temu z infrastruktury mogą korzystać zarówno wyspecjalizowane zespoły naukowe, jak i partnerzy potrzebujący wsparcia w zaprojektowaniu i realizacji całego badania.
Od obrazu do informacji molekularnej
Przedstawione technologie pokazują różne możliwości infrastruktury badawczej UJ – od zaawansowanego obrazowania komórek i tkanek, przez przestrzenną analizę ekspresji genów, po wysokorozdzielczą analizę białek. Ich wspólnym mianownikiem jest połączenie specjalistycznej aparatury, wiedzy eksperckiej i możliwości współpracy z partnerami zewnętrznymi. To potencjał, który może wspierać badania naukowe, projekty aplikacyjne oraz współpracę z sektorem biotech, pharma, medtech i diagnostyki. Dla partnerów biznesowych oznacza to dostęp do zaawansowanej i unikatowej infrastruktury badawczej, której stworzenie i utrzymanie wymaga znaczących nakładów finansowych, a także do specjalistycznej wiedzy eksperckiej zespołów UJ. Współpraca może obejmować zarówno realizację specjalistycznych analiz i usług badawczych, jak i wspólne projekty B+R ukierunkowane na rozwój nowych produktów i technologii. UJ może być tym samym partnerem wspierającym firmy na różnych etapach procesu innowacyjnego.
Po więcej informacji odwiedź profil Uniwersytetu Jagiellońskiego na Platformie Współpracy LSOS.
Materiały do powyższego artykułu zostały dostarczone przez Uniwersytet Jagielloński