Zdolność komórek zwierzęcych do aktywnej migracji obserwowana jest w czasie takich procesów jak rozwój embrionalny, reakcje obronne układu odpornościowego i procesy gojenia się ran. Nabycie zdolności do niekontrolowanej przez organizm migracji jest również jedną z podstawowych właściwości umożliwiających nowotworom złośliwym naciekanie sąsiednich tkanek oraz tworzenie odległych przerzutów, przyczyniając się w stopniu daleko wyższym niż sam niekontrolowany wzrost do śmiertelności pacjentów obarczonych chorobą nowotworową. Wiele badań wskazuje na istnienie korelacji pomiędzy aktywnością ruchową komórek nowotworowych, a ich zdolnością do tworzenia przerzutów. Migracja komórek nowotworowych w trakcie tworzenia przerzutów nie jest procesem przypadkowym. Na kierunek migracji oraz aktywność ruchową komórek nowotworowych wpływa wiele czynników zewnętrznych, których źródłem są prawidłowe komórki organizmu, w którym rozwija się nowotwór, lub same komórki nowotworowe. Do najbardziej znanych typów reakcji kierunkowych komórek zaliczamy: chemotaksję, haptotaksję, elektrotaksję i naprowadzanie przez kontakt. Osobną grupę czynników mających wpływ na migrację komórek nowotworowych w czasie tworzenia przerzutów stanowią bezpośrednie oddziaływania komórka-komórka. Większość komórek inwazyjnych charakteryzuje się brakiem lub ograniczeniem kontaktowego zahamowania migracji i może w większym lub mniejszym stopniu migrować po powierzchni innych komórek zarówno prawidłowych jak i nowotworowych. Bezpośrednie kontakty z innymi komórkami mogą zwiększać aktywność ruchową komórek nowotworowych i ich zdolność do wydajnego przemieszczania się. Jednym z tematów badawczych realizowanych w Zakładzie są badania mechanizmów kontaktowej stymulacji migracji komórek nowotworowych. (więcej o temacie link do publikacji)
Reaktywne formy tlenu (ROS) oprócz szkodliwego wpływu na komórki są również ważnym czynnikiem związanym z przesyłaniem sygnału w komórce. Rola ROS w tych procesach polega głównie na regulacji aktywności białek enzymatycznych, w szczególności fosfataz i kinaz białkowych, na drodze ich odwracalnego utleniania. Modyfikacja aktywności białek w wyniku utleniania wymaga również istnienia mechanizmu przeciwnego, powodującego powrót regulowanych białek do stanu wyjściowego. Jednym z postulowanych układów enzymatycznych odpowiedzialnych za ten proces jest układ tioredoksyny. Tioredoksyna jest małym peptydem o masie cząsteczkowej 12 kDa. Tioredoksyny mogą redukować mostki disulfidowe białek, same ulegając przy tym utlenieniu. Reaktywacja tioredoksyny następuje w wyniku działania reduktazy tioredoksyny. Układ tioredoksyny oprócz ochrony białek przed stresem oksydacyjnym, jest również są zaangażowany w szereg specyficznych funkcji związanych z regulacją redoks wielu kluczowych dla przesyłania sygnału w komórce białek, np. kinazy ASK-1, fosfatazy tyrozynowej PTP1B i serynowo-treoninowej PP2B, białkowej kinazy C. Jednym z tematów badawczych realizowanych w Zakładzie są badania znaczenia reduktazy tioredoksyny w procesach regulacji aktywności ruchowej komórek, struktury cytoszkieletu aktynowego i komunikacji międzykomórkowej przez złącza szczelinowe (więcej o temacie link do publikacji).
Elementy kompleksu powierzchniowego, na który składają się receptory macierzy zewnątrzkomórkowej i adhezji międzykomórkowej wraz z systemem białek zaangażowanych w interakcje z cytoszkieletem decydują o integralności mechanicznej wielu tkanek. Zostały one również zidentyfikowane jako czynniki zaangażowane w transformację nowotworową i rozwój nowotworów. Jednak znaczenie bezpośredniego transferu metabolitów za pośrednictwem złącz szczelinowych (koneksonów) w etiopatogenezie nowotworów pozostaje niejasne. W początkowych etapach karcinogenezy zanik międzykomórkowego transferu metabolitów między komórkami neoplastycznymi osłabiać może efektywność tkankowych systemów regulujących wzrost komórek a tym samym promować transformację nowotworową. Z drugiej strony stwierdzono ostatnio, że niektóre typy komórek nowotworowych o wysokim potencjale metastatycznym charakteryzują się wysokim poziomem międzykomórkowego transferu metabolitów za pośrednictwem złącz szczelinowych. W Zakładzie prowadzone są badania funkcji kompleksu powierzchniowego złożonego z receptorów adhezji komórka-macierz zewnątrzkomórkowa (np. integryn), adhezji międzykomórkowej (np. kadheryn) i złącz szczelinowych (zbudowanych z koneksyn) w toku postępu nowotworów i jego potencjalnego udziału w tworzeniu przerzutów przez komórki nowotworowe (więcej o temacie link do publikacji)
Inżynieria tkankowa stanowi alternatywę dla konwencjonalnych metod leczenia ubytków tkanek wywołanych urazami lub chorobą nowotworową. Jej istota opiera się na wykorzystaniu hodowanych poza organizmem komórek ludzkich na nośniku, który imituje macierz pozakomórkową, typową dla danej tkanki. Ta dziedzina biotechnologii rozwija się już od ponad 20 lat, a stało się to możliwe dzięki opanowaniu metod izolacji i hodowli populacji komórek, wzbogaconych w komórki macierzyste, odpowiadających za regenerację tkanek.
Optymalizacja izolacji i hodowli tych komórek z zachowaniem ich „niedojrzałego” fenotypu i wysokiego potencjału proliferacyjnego to cel badań wielu pracowni na świecie. Wiąże się to badaniem biologii tych komórek, której poznanie i zrozumienie pozwoli na sterowanie procesami ich różnicowania i starzenia.
W ostatnich latach powszechne stało się kliniczne wykorzystanie hodowanych in vitro keratynocytów w przypadkach gdy zawodzą naturalne mechanizmy naprawy. Przeszczepy hodowanych in vitro keratynocytów stosuje się przede wszystkim w leczeniu rozległych oparzeń oraz chronicznych owrzodzeń. Zapewniają one szybkie i trwałe zabezpieczenie rany, długotrwałą skuteczność oraz dobry efekt kosmetyczny, związany ze znacznym zmniejszeniem procesu kurczenia się rany pod przeszczepem i brakiem powstawania blizn.
Tempo i jakość odtwarzającego się naskórka zależy od ilości komórek macierzystych jaka znalazła się pośród komórek przeszczepionych pacjentowi. Tylko te bowiem mogą zapewnić trwałą odbudowę uszkodzonego naskórka. Uzyskanie hodowli wzbogaconych w komórki macierzyste w znaczny sposób może poprawić skuteczność stosowanych przeszczepów.
Pracownia Inżynierii Komórkowej i Tkankowej specjalizuje się w hodowli autologicznych komórek skóry ludzkiej, które wykorzystywane są w leczeniu oparzeń oraz trudno gojących się ran.
(więcej o temacie link do publikacji)
Prowadzone badania obejmują wpływ organicznych pochodnych cyny i ołowiu (związków powszechnie występujących w środowisku naturalnym jako skutek zanieczyszczenia wywołany postępującą industrializacją i upowszechnieniem stosowania środków ochrony roślin) na komórki zwierzęce zarówno prawidłowe, jak i nowotworowe. Badania dotyczą przede wszystkim wpływu tych związków na aktywność ruchową komórek, strukturę cytoszkieletu oraz komunikację międzykomórkową przez złącza szczelinowe. W ostatnich latach badania koncentrują się również na roli reduktazy tioredoksyny w regulacji migracji i komunikacji międzykomórkowej, procesów modulowanych przez organiczne pochodne metali. (więcej o temacie link do publikacji)