2 godzin temu
Choć na co dzień nie zdajemy sobie z tego sprawy, to niemal wszystko, co nas otacza i z czego korzystamy, jest efektem lub przedmiotem badań naukowych. Żywność, leki, kosmetyki, rozwiązania środowiskowe czy choćby urządzenia technologiczne – nie mielibyśmy szansy z nich korzystać bez wielu godzin pracy badaczy w laboratorium czy przy mikroskopie.
Praca naukowców jest konieczna, aby opracowywać nowe i bardziej skuteczne formy terapii chorób, badać składniki żywności i ich wpływ na organizm człowieka, analizować efekty działania substancji zawartych w kosmetykach, proponować rozwiązania służące ochronie środowiska i poprawie jakości życia oraz bezpieczeństwa mieszkańców czy choćby sprawdzać wpływ oddziaływania różnych urządzeń na nasz organizm.
A to tylko niektóre z projektów realizowanych każdego dnia przez biologów, mikrobiologów czy biotechnologów. Te i wiele innych badań przeprowadza się na Wydziale Biologii i Ochrony Środowiska Uniwersytetu Łódzkiego (WBiOŚ UŁ). To miejsce, w którym nie tylko kształci się studentów, ale też dynamiczne centrum badań, innowacji i działania wspólnie z biznesem. Z pracy naukowców korzystać mogą także firmy, które poprzez współpracę badawczą mają możliwość rozwijać i doskonalić swoje produkty. Poznajcie kilka przykładów badań prowadzonych na WBiOŚ UŁ, które łączą naukowców z rozwojem różnych sektorów gospodarki.
Lotnicza teledetekcja jako sposób na zarządzanie zielenią miejską
Teledetekcja lotnicza oraz techniki uczenia maszynowego należą dziś do najszybciej rozwijających się i wciąż doskonalonych metod badania środowiska. Zespół z Wydziału Biologii i Ochrony Środowiska UŁ opracował przełomową metodę inwentaryzacji zieleni miejskiej, łączącą wielosensorową teledetekcję lotniczą (fuzja danych hiperspektralnych, LiDAR i termalnych) z uczeniem maszynowym. Kluczowym osiągnięciem naukowym było stworzenie precyzyjnych modeli identyfikacji gatunków oraz oceny kondycji zdrowotnej drzew z wykorzystaniem m.in. temperatury koron jako wskaźnika stresu fizjologicznego.
Wyniki badań zostały skomercjalizowane przez firmę MGGP Aero, która realizuje usługę tworzenia Map Koron Drzew, Map Gatunków Drzew i Map Kondycji Drzew. To nowatorskie rozwiązanie zastosowano już w ośmiu miastach: Warszawie, Sopocie, Rzeszowie, Jaśle, Złotowie, Bolesławcu, Lwówku Śląskim oraz Wilnie (Litwa). Mapy zostały udostępnione w postaci geoserwisów, które stanowią narzędzie administracji do zarządzania zielenią i adaptacji do zmiany klimatu. Służą one także zwiększaniu świadomości ekologicznej mieszkańców poprzez udostępnianie rzetelnych danych o drzewostanie.
Stymulacja nerwu błędnego jako nowy kierunek leczenia choroby Alzheimera
Leczenie choroby Alzheimera stanowi jedno z największych wyzwań współczesnej medycyny. Liczba chorych na całym świecie stale rośnie, obciążając zarówno systemy opieki zdrowotnej, jak i rodziny pacjentów.
Ograniczona skuteczność dotychczas stosowanej farmakoterapii skłoniła łódzkich naukowców do poszukiwania alternatywnych rozwiązań. Efektem tych prac było powstanie innowacyjnego urządzenia Vguard, opracowanego przez firmę Cogniguard. Wykorzystuje ono nieinwazyjną stymulację nerwu błędnego do zmian aktywności neuronów, stanowiąc podstawę terapii zaburzeń pamięci oraz deficytów poznawczych we wczesnym stadium choroby Alzheimera.
Do jego powstania przyczyniła się praca naukowców z WBiOŚ UŁ, której efekty stały się fundamentem rozwiązań technologicznych zastosowanych w urządzeniu. Zadaniem zespołu Katedry Neurobiologii WBiOŚ UŁ było przeprowadzenie badań przedklinicznych na modelu zwierzęcym, które umożliwiły opracowanie przyszłych protokołów klinicznych oraz ustalenie parametrów drażnienia nerwu błędnego. W czasie badań dokonano przełomowego odkrycia – okazało się bowiem, iż elektryczne stymulowanie nerwu błędnego wywołuje odpowiedź w hipokampie, strukturze mózgu związanej z procesami pamięci i uczenia się. Zaobserwowano w nim rytm theta, będący fizjologicznym wskaźnikiem konsolidacji pamięci.
W kolejnych etapach badacze skupili się na określeniu neurochemicznego podłoża obserwowanego efektu. Uzyskane wyniki sugerowały, iż stymulacja nerwu błędnego wywołuje zwiększone uwalnianie endogennych zasobów acetylocholiny i noradrenaliny w zaangażowanych w proces konsolidacji pamięci strukturach mózgu. Uruchomienie tego mechanizmu wymaga jedynie adekwatnego bodźca inicjującego, np. impulsu elektrycznego (właśnie takie rozwiązanie zastosowano w urządzeniu Vguard). Uzyskane w trakcie badań dane pozwoliły także na określenie wstępnych parametrów optymalnej stymulacji, które zwiększają skuteczność zastosowanej metody. Opracowano algorytmy, które wskazują, w jaki sposób impulsy mają być dozowane – tak, by były zgodne z rytmem snu i działały poniżej progów czucia i wybudzenia pacjenta.
Urządzenie zostało zabezpieczone pięcioma światowymi patentami i jako pierwsze na świecie uzyskało medyczny znak CE MDR, dopuszczający je do stosowania na rynku europejskim do leczenia zaburzeń poznawczych, w tym choroby Alzheimera. w tej chwili firma Cogniguard przygotowuje się do realizacji szeroko zakrojonych, wieloośrodkowych badań klinicznych w Europie, m.in. w Polsce celu dalszego rozwoju prezentowanej terapii. Dzięki badaniom prowadzonym na WBiOŚ UŁ, których wyniki zostały wykorzystane do opracowania urządzenia Vguard otwiera się nowa, niezwykle obiecująca ścieżka terapii dla milionów pacjentów na całym świecie.
Bioaktywne dodatki do żywności i suplementy diety jako wsparcie funkcjonowania organizmu
Rynek suplementów diety oraz produktów ekologicznych – czyli takich, których wytwarzanie odbywa się w sposób bardziej naturalny i z poszanowaniem środowiska – rozwija się niezwykle dynamicznie. Z perspektywy konsumentów najważniejsze znaczenie mają bezpieczeństwo i skuteczność tych produktów. W tym obszarze istotną rolę odgrywają badania naukowe prowadzone przez biologów. Pozwalają one m.in. określić optymalny skład i proporcje substancji aktywnych, porównać ich efektywność w zależności od źródła pochodzenia oraz wskazać najbardziej korzystne rozwiązania technologiczne.
Badania realizowane na WBiOŚ UŁ w obszarze bioaktywnych dodatków do żywności i suplementów diety umożliwiły rozwój produktów trzech polskich firm (KYA Natural Company Sp. z o.o., onesano S.A., Ośrodek Badawczo-Produkcyjny Politechniki Łódzkiej ICHEM Sp. z o.o.) oraz amerykańskiej spółki z sektora nutraceutyków i żywności funkcjonalnej (Mineral Logic).
Prowadzone prace miały charakter interdyscyplinarny i łączyły podejścia z zakresu mikrobiologii, biochemii oraz biologii molekularnej. Badaniom poddano m.in. bogate w polifenole ekstrakty roślinne, ekstrakty drożdżowe zawierające β-glukany oraz naturalne polimery kwasów organicznych.
Współpraca z firmą KYA Natural polegała na zbadaniu cytozgodności kwasu fulwowego oraz potencjalnych korzystnych efektów wpływu tej substancji na procesy komórkowe. Przeprowadzone badania wykazały, iż odgrywa on istotną rolę w stymulowaniu regeneracji komórek jelitowych oraz promowaniu rozwoju korzystnej mikrobioty, co z kolei przekłada się na większą odporność organizmu.
Natomiast kooperacja z ośrodkiem ICHEM obejmowała m.in. analizę mieszaniny kilku ekstraktów roślinnych oraz opracowanie formulacji wspomagającej procesy regeneracyjne w przebiegu zakażeń pałeczką Helicobacter pylori. W toku badań wykazano, iż połączenie w odpowiednich proporcjach ekstraktów z tymianku, rumianku, oregano oraz żurawiny amerykańskiej pozwala otrzymać preparat o dwukrotnie silniejszym działaniu bakteriobójczym niż każdy ze wspomnianych ekstraktów pojedynczo.
Z kolei kooperacja z onesano S.A. skupiała się na analizie postbiotyku opracowanego na bazie drożdży Yarrowia lipolytica. Badania wykazały, iż wpływa on znacząco na stymulację komórek układu odpornościowego, pozwala szybciej i skuteczniej zwalczać mikroorganizmy chorobotwórcze i infekcje, pobudza aktywność monocytarną i wspomaga proces usuwania drobnoustrojów z organizmu.
Uzyskane wyniki posłużyły do udoskonalenia lub opracowania nowych preparatów o praktycznym znaczeniu dla zdrowia ludzi i zwierząt, które następnie znalazły zastosowanie w suplementach diety, nutraceutykach oraz żywności funkcjonalnej. Co istotne, prowadzone prace badawcze przyczyniły się również do powstania innowacyjnych, rodzimych polskich surowców, wzmacniając krajowy potencjał biotechnologiczny i uniezależniając produkcję od importowanych komponentów.
Wszystkie opisane projekty były realizowane z aktywnym udziałem osób studiujących na kierunkach mikrobiologia i biotechnologia oraz biologia kryminalistyczna w ramach modelu Science Hub UŁ. kooperacja ta przyniosła wymierne efekty dydaktyczne, rozwój kompetencji miękkich, realizację staży i wizyt studyjnych u partnerów przemysłowych oraz bezpośrednie włączenie studentów w prace badawczo-rozwojowe. Wypracowane rezultaty stanowiły podstawę publikacji o zasięgu międzynarodowym, doniesień konferencyjnych oraz wspólnych zgłoszeń patentowych.
Badania prowadzone na WBiOŚ UŁ przyczyniły się nie tylko do podniesienia jakości i innowacyjności oferowanych produktów, ale także realnie wpłynęły na rozwój współpracujących z uczelnią firm. Efektem było m.in. poszerzenie kanałów dystrybucji, wejście na nowe rynki, uruchomienie linii produktowych oraz rozszerzenie zastosowań istniejącej oferty. Przełożyło się to na wzrost sprzedaży, konkurencyjności i zasięgu rynkowego, wzmacniając pozycję branży zarówno w Polsce, jak i na rynkach międzynarodowych.
zdj. Uniwersytet ŁódzkiBiobankowanie, czyli inwestycja w zdrowie przyszłych pokoleń
Biobankowanie, czyli rekrutacja, przechowywanie i udostępnianie materiału biologicznego, przyczynia się do wzrostu wiedzy naukowej i jest nieodzownym elementem postępu nauk medycznych i biologicznych. Dzięki biobankom naukowcy mają dostęp do bogatych zasobów materiału biologicznego. To z kolei znacząco przyspiesza rozwój w obszarze medycyny, np. w celu odkrywania nowych leków, terapii celowanych, lepszej diagnostyki chorób czy spersonalizowanej medycyny. Biobankowanie daje także możliwość analizy czynników ryzyka chorób cywilizacyjnych, nowotworowych czy przewlekłych, co może przyczynić się do podniesienia jakości życia i kształtowania zdrowia przyszłych pokoleń.
Na Wydziale Biologii i Ochrony Środowiska UŁ funkcjonuje Centrum Biologii Cyfrowej i Nauk Biomedycznych – BIOBANK ŁÓDŹ®. To miejsce, w którym zbiera się, przechowuje i udostępnia materiał biologiczny do badań naukowych. Materiał ten mogą stanowić próbki płynów ustrojowych, jak np. krew czy ślina, ale też wyizolowany materiał genetyczny jak DNA lub RNA, wycinki tkanek, a choćby próbki środowiskowe czy mikrobiologiczne. Choć pracownicy BIOBANK ŁÓDŹ® działają w zaciszu laboratorium to dzieją się tam wielkie rzeczy, które mają znaczenie dla zdrowia każdego z nas. To interdyscyplinarny zespół, który łączy wiedzę biologiczną, mikrobiologiczną, (bio)informatyczną i statystyczną, realizując różne rodzaje badań.
Aby biobankowanie w ogóle miało sens, od dawców – poza próbkami materiału biologicznego – pozyskiwane są dane ankietowe, czyli istotne z naukowego punktu widzenia informacje dotyczące cech morfologicznych i fizjologicznych dawcy, takich jak kolor oczu, waga, ciśnienie krwi itd., a także trybu życia, stanu zdrowia czy przebytych chorób. Biobankowanie daje możliwość realizacji badań prospektywnych, podczas których regularnie monitorowane są, czasami przez wiele lat, zdrowie i tryb życia uczestników. Dzięki temu dużo bardziej prawdopodobne jest wykrycie czynników odpowiedzialnych za pojawienie się określonych chorób u badanych osób. Porównywanie wyników osób chorych i zdrowych (tzw. badania case-control) może ujawnić genetyczne podłoże występowania chorób rzadkich, poprawić ich diagnostykę lub wypracować nowoczesne podejście do spersonalizowanego leczenia.
Praca biobanków służy także realizacji badań populacyjnych, w których wykorzystuje się próbki zebrane od reprezentatywnej grupy ochotników z jakiegoś terenu, np. całego kraju lub regionu. Dzięki temu można poszukiwać związku pomiędzy wariantami genetycznymi a czynnikami środowiskowymi, które z kolei mogą być skorelowane z ryzykiem występowania różnych chorób cywilizacyjnych. Aby takie badania skutecznie odzwierciedlały rzeczywistość, powinny być wykonywane na jak największej puli próbek, czemu właśnie służy ich magazynowanie w biobankach. Przykładem takiego szeroko zakrojonego badania jest projekt Generation-A – jakość życia przez pokolenia, prowadzony przez BIOBANK ŁÓDŹ®. Celem tego programu badawczego jest ocena jakości życia mieszkańców Aleksandrowa Łódzkiego i okolic oraz zrozumienie, jak czynniki genetyczne, środowiskowe i społeczne wpływają na zdrowie i jakość życia obecnych i przyszłych pokoleń.
Uniwersytet Łódzki – gdzie nauka spotyka się z praktyką
Uczelnie, często kojarzone tylko z działalnością dydaktyczną, są tak naprawdę dynamicznie rozwijającymi się centrami badań i partnerami dla przedstawicieli różnych branż, które realnie wpływają na rozwój nauki i gospodarki. Dzięki interdyscyplinarnym zespołom, bogatemu doświadczeniu, specjalistycznym kompetencjom i nowoczesnej infrastrukturze Wydział Biologii i Ochrony Środowiska UŁ staje się strategicznym partnerem dla biznesu, tworząc innowacyjne rozwiązania o globalnym znaczeniu. To miejsce, gdzie nauka spotyka się z praktyką, a innowacyjne projekty powstają w oparciu o rzetelne badania. Dostęp do wiedzy, technologii i zespołów eksperckich wspiera rozwój produktów, usług i nowoczesnych terapii.
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska UŁ to także wspomniana wcześniej dydaktyka, a więc kapitał intelektualny, który zasila innowacyjne rozwiązania w biznesie. To miejsce, w którym studenci zdobywają wiedzę i umiejętności, które mogą wykorzystać w praktyce zawodowej i realnie przyczynić się do poprawy jakości życia ludzi – tworząc nowe formuły leków, rozwiązania sprzyjające ochronie środowiska czy prowadząc badania służące rozwojowi wiedzy medycznej. Nauka na WBiOŚ UŁ to inwestycja w przyszłość – zapewnia możliwości rozwoju indywidualnej ścieżki kariery, jak i pozytywnie wpływa na zdrowie całego społeczeństwa.
źródło: na podst. materiału Uniwersytetu Łódzkiego
