Laboratorium Genomiki i Bioinformatyki

Laboratorium zajmuje się analizą genomów. Wykorzystując sekwencjonowanie następnej generacji prowadzimy sekwencjonowanie genomów, transkryptomów wirusowych, bakteryjnych oraz ludzkich.

Prowadzimy również badania nad podłożem molekularnym nowotworów poprzez analizę regulatorów ekspresji protoonkogenów oraz genów supresorowych. Dodatkowo zajmujemy się opracowywaniem molekularnych markerów odpowiedzi na leczenie nowotworów. W części bioinformatycznej analizujemy dane pochodzące z sekwencjonownania następnej generacji.

IMG_9502_XIMG_9502_X
IMG_9472_XIMG_9472_X
IMG_9615_XIMG_9615_X

Kontakt

Kierownik

Kierownik: dr hab. Łukasz Łaczmański, prof. IITD PAN (0000-0002-0874-5483)

Dr hab. Łukasz Łaczmański jest absolwentem biotechnologii na Uniwersytecie Wrocławskim. W 2003 roku obronił doktorat w Zakładzie Biofizyki Instytutu Biochemii i Biologii Molekularnej Uniwersytetu Wrocławskiego. Następnie organizował Pracownię diagnostyki genetycznej.

W latach 2006-2016 zorganizował i prowadził Laboratorium Endokrynologii Molekularnej. Badania tam prowadzone zaowocowały zdobyciem stopnia doktora habilitowanego (2016). Od 2016 roku jest pracownikiem Instytutu Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN. Najpierw był zatrudniony na stanowisku specjalisty, następnie adiunkta. Od 2018 roku pracuje na stanowisku profesora instytutu. W 2019 roku objął kierownictwo nowopowstałego Laboratorium Genomiki i Bioinformatyki.

Od 17 lat jest diagnostą laboratoryjnym. Zajmuje się propagowaniem nowoczesnych metod molekularnych jak np. wysokoprzepustowe sekwencjonowanie materiału genetycznego (NGS) w diagnostyce medycznej.  

Zespół

Zespół Sekwencjonowania Następnej Generacji:

Specjaliści:

Pracownicy techniczni:

  • Kinga Wrońska

Doktoranci:

Zespół Bioinformatyczny:

Adiunkci:

Post-doc:

Specjaliści:

Najważniejsze osiągnięcia naukowe
  1. Analiza genomów bakteryjnych i fagowych de novo.
    W trakcie projektu sporządzono biblioteki DNA 36 genomów bakteryjnych oraz dwóch genomów fagowych. Następnie przeprowadzono reakcje sekwencjonowania z wykorzystaniem sekwenatorów drugiej generacji (Illumina MiSeq i NextSeq) oraz trzeciej generacji (MinION). W wyniku reakcji otrzymano pliki z danymi w formacie fastq. Dla siedmiu genomów przeprowadzono analizę jakości sekwencjonowania (FASTQC), a następnie filtrowanie odczytów o niskiej jakości (Trimming). W kolejnym kroku dokonano złożenia sekwencji de novo z wykorzystaniem narzędzia Spades. W chwili obecnej prowadzimy ocenę jakości złożenia sekwencji oraz annotacji (PatricRast oraz algorytm własny).

  2. Analiza regulatorów ekspresji w komórkach nowotworowych.
    Na opisywanym etapie badań statutowych skupiono się na identyfikacji regulatorów ekspresji w raku jelita grubego (CRC). Jest on jednym z najczęstszych nowotworów i trzecią wiodącą przyczyną zgonów związanych z rakiem, szczególnie w krajach rozwiniętych. Celem naszego projektu była ocena poziomu ekspresji panelu miRNA w surowicy pacjentów ze zdiagnozowanym CRC w porównaniu z surowicą zdrowych pacjentów oraz znalezienie potencjalnych biomarkerów. Oparto się na analizie wolnego miRNA. W tym celu pobrano surowicę od 8 pacjentów z CRC oraz 4 pacjentów z grupy kontrolnej. Wykorzystując panele diagnostyczne firmy Exiqon oznaczono ekspresję 182 wolnych miRNA. Do analizy wykorzystano metodę podwójnej delty, dane normalizowano obliczając współczynnik LR (z ang. Log Ratio). Dane analizowano metodą głównych składowych oraz hierarchiczną analizą skupień. miRNA klasy: miR-34a, miR-7-1-3p, miR-629-5p, miR-574-5p, miR-543, miR-30c, miR-335-3p, miR-136-3p, miR-20b-5p wystąpiły jedynie w surowicy pacjentów chorych na nowotwór jelit grubego. Są to potencjalne markery występowania tej choroby. W chwili obecnej trwają prace nad rozszerzeniem walidacji wybranych miRNA. W kolejnym etapie planowane jest poszerzenie badań o analizę wpływu wytypowanych miRNA na transkryptom komórek nowotworowych.
Metody badawcze
  • Sekwencjonowanie genomów wirusowych metodą NGS;
  • Sekwencjonowanie genomów bakteryjnych metodą NGS;
  • Analiza składu mikrobiomów środowiskowych metodą NGS;
  • Sekwencjonowanie celowane amplikonów
  • Analiza transkryptomiczna;
  • WES – whole exome sequencing
  • Sekwencjonowanie długich odczytów Nanopore (ONT);
  • Modyfikacja genomu komórek z zastosowaniem CRISPR/Cas9 i Edytorów zasad (Base editors);
  • Bioinformatyczne projektowanie przeciwciał i receptorów CAR;
  • Analiza repertuaru immunologicznego;
Kluczowa aparatura badawcza
  1. Sekwenatory II generacji:
    • MiSeq (Illumina);
    • NextSeq (Illumina);
  1. Sekwenatory III generacji:
    • MinION (ONT);
    • GridION (ONT);
    • PromethION (ONT);
  1. RealTime PCR:
    • Quant Studio 3 (Thermofisher Scientific);
  1. Termocykler gradientowy:
    • T-100 (Bio-Rad);
  1. Urządzenie do walidacji bibliotek NGS:
    • TapeStation (Agilent);
    • Fluorymetr QUANTUS (Promega);
  1. Izolacja kwasów nukleinowych:
    • QiaCube (Qiagen);
  1. Serwer obliczeniowy.
Najważniejsze projekty badawcze (ostatnie 10 lat)

Granty otrzymane:

2024-2027 Oral health: A window to improve systemic immune response in AD patients. Przyznany przez Alzheimer’s Association Research Grant (AARG) Program. Wykonawca zadania.

2023-2029 Opracowanie produktu leczniczego opartego o modyfikowane genetycznie limfocyty T dla terapii nawrotowych i opornych postaci szpiczaka plazmocytowego: od produkcji wektora DNA z receptorem CAR po badania I/II fazy, Agencja Badań Medycznych. Kierownictwo zadania.

2023-2028 Utworzenie i rozwój zintegrowanego systemu do analizy i zarządzania ustrukturyzowanymi danymi klinicznymi i multiomicznymi w oparciu o sztuczną inteligencję w chorobach cywilizacyjnych (2023/ABM/02/00005). Kierownictwo zadania.

2023-2028 Stworzenie Onkologicznego Specjalistycznego Centrum Medycyny Cyfrowej (OnkoSCMC). Kierownictwo zadania.

2023-2027 Innowacyjny zintegrowany system diagnostyki polowej i stacjonarnej inwazji pasożytniczych, bakteryjnych i wirusowych na obszarach PKW (DIAGNOTROP). Kierownictwo zadania.

2022-2024 Testing the in vivo efficacy of base and prime editing in primary fibroblasts and in a 3D skin model of dystrophic epidermolysis bullosa. Współpraca z St. John’s Dermatology Department at King’s College London. Współwnioskujący i kierownik zadania.

2021-2024 Wpływ glikozylacji białka Spike wirusa SARS-CoV-2 na aktywację układu dopełniacza. Grant NCN, projekt OPUS 20 pt. Wykonawca zadania.

2020-2024 Fundusze Norweskie – The Process of Coordination and Standarisation in the Field of CBRNE as an Element of Prevention, Preparedness and Response. Kierownictwo zadania. Finansowanie przyznane. Projekt w trakcie negocjowania umowy partnerskiej.

2019-2022 Znaczenie mikroflory oraz przepuszczalności bariery jelita grubego w patofizjologii schizofrenii – w poszukiwaniu uwarunkowań podprogowego stanu zapalnego i dysregulacji metabolicznej. Narodowe Centrum Nauki OPUS 17. Kierownictwo zadania

2018-2021 Baza Informacji Naukowych Wspierających Innowacyjne Terapie – BINWIT Działanie: 2.3 Cyfrowa dostępność i użyteczność informacji sektora publicznego Poddziałanie: 2.3.1 Cyfrowe udostępnienie informacji sektora publicznego ze źródeł administracyjnych i zasobów nauki Numer naboru: POPC.02.03.01-IP.01-00-006/17. Kierownictwo zadania

 

Wybrane publikacje
  • Guri-Lamce, I., Alrokh, Y., Graham, C., Maeshima, R., Rognoni, E., Caley, M., Łaczmański, Ł., Hart, S.L., McGrath, J.A., Jacków-Malinowska, J.: Lipid Nanoparticles Efficiently Deliver the Base Editor ABE8e for COL7A1 Correction in Dystrophic Epidermolysis Bullosa Fibroblasts In Vitro. 2024, Journal of Investigative Dermatology 144, 2314-2317.e3. (https://doi.org/10.1016/j.jid.2024.03.027).
  • Paściak M., Pawlik KJ., Martynowski D., Łaczmański Ł., Ciekot J., Szponar B., Wójcik-Fatla A., Mackiewicz B., Farian E., Cholewa G., Cholewa A., Dutkiewicz J.: Discovery of a new bacterium, Microbacterium betulae sp. nov., in birch wood associated with hypersensitivity pneumonitis in woodworkers. Environ Microbiol Rep., 2024, 16(4):e13311. (https://doi.org/10.1111/1758-2229.13311).
  • Brooks, I.R., Alrokh, Y., Kazemizadeh, A., Balon, K., Newby, G., Liu, D.R., Łaczmański, Ł., McGrath, J.A., Jacków-Malinowska, J., 2024. Highly efficient biallelic correction of homozygous COL7A1 mutation using ABE8e adenine base editor. British Journal of Dermatology 190, 583–585. (https://doi.org/10.1093/bjd/ljad522).
  • Misiak, B., Pawlak, E., Rembacz, K., Kotas, M., Żebrowska-Różańska, P., Kujawa, D., Łaczmański, Ł., Piotrowski, P., Bielawski, T., Samochowiec, J., Samochowiec, A., Karpiński, P.: Associations of gut microbiota alterations with clinical, metabolic, and immune-inflammatory characteristics of chronic schizophrenia. Journal of Psychiatric Research, 2024, 171:152–160. (https://doi.org/10.1016/j.jpsychires.2024.01.036).
  • Andrzejczak A., Witkowicz A., Kujawa D., Skrypnik D., Szulińska M., Bogdański P., Łaczmański Ł., Karabon L.: NGS Sequencing Reveals New UCP1 Gene Variants Potentially Associated with MetS and/or T2DM Risk in the Polish Population—A Preliminary Study. Genes., 2023, 14(4):789. (https://doi.org/10.3390/genes14040789).
  • Misiak, B., Piotrowski P., Cyran A., Kowalski K., Samochowiec J., Jabłoński M., Plichta P., Łaczmański Ł., Żebrowska P., Kujawa D., Łoniewski I., Kaczmarczyk M.: Gut Microbiota Alterations in Stable Outpatients with Schizophrenia: Findings from a Case–Control Study. Acta Neuropsychiatrica, 2023, no. 3:147–55. (https://doi.org/10.1017/neu.2022.38).
  • Karpiński, P., Żebrowska-Różańska, P., Kujawa, D., Łaczmański, Ł., Samochowiec, J., Jabłoński, M., Plichta, P., Piotrowski, P., Bielawski, T., Misiak, B.: Gut microbiota alterations in schizophrenia might be related to stress exposure: Findings from the machine learning analysis. Psychoneuroendocrinology, 2023, 155:106335. (https://doi.org/10.1016/j.psyneuen.2023.106335).
  • Kujawa, D., Laczmanski, L., Budrewicz, S., Pokryszko-Dragan, A., Podbielska, M.: Targeting gut microbiota: new therapeutic opportunities in multiple sclerosis. Gut Microbes, 2023, 15(2). (https://doi.org/10.1080/19490976.2023.2274126).
  • Kowalski, K., Żebrowska-Różańska, P., Karpiński, P., Kujawa, D., Łaczmański, Ł., Samochowiec, J., Chęć, M., Piotrowski, P., Misiak, B.: Profiling gut microbiota signatures associated with the deficit subtype of schizophrenia: Findings from a case-control study. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry, 2023, 127:110834. (https://doi.org/10.1016/j.pnpbp.2023.110834).
  • Weber-Dąbrowska B., Żaczek M., Łobocka M., Łusiak-Szelachowska M., Owczarek B., Orwat F., Łodej N., Skaradzińska A., Łaczmański Ł., Martynowski D., Kaszowska M., Górski A.: Characteristics of Environmental Klebsiella pneumoniae and Klebsiella oxytoca Bacteriophages and Their Therapeutic Applications. Pharmaceutics., 2023, 28;15(2):434. (https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15020434).
  • Sheriff, A., Guri, I., Zebrowska, P., Llopis-Hernandez, V., Brooks, I.R., Tekkela, S., Subramaniam, K., Gebrezgabher, R., Naso, G., Petrova, A., Balon, K., Onoufriadis, A., Kujawa, D., Kotulska, M., Newby, G., Łaczmański, Ł., Liu, D.R., McGrath, J.A., Jacków, J.: ABE8e adenine base editor precisely and efficiently corrects a recurrent COL7A1 nonsense mutation. Sci Rep., 2022, 19643. (https://doi.org/10.1038/s41598-022-24184-8)
  • Balon K., Sheriff A., Jacków J., Łaczmański Ł.: Targeting Cancer with CRISPR/Cas9-Based Therapy. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23(1):573. (https://doi.org/10.3390/ijms23010573).
  • Razim A., Pacyga K., Naporowski P., Martynowski D., Szuba A., Gamian A., Górska S.: Identification of linear epitopes on the flagellar proteins of Clostridioides difficile. Sci Rep., 2021, 11(1):9940. (https://doi.org/10.1038/s41598-021-89488-7).
  • Batycka-Baran A., Koziol M., Bieniek A., Wolf R., Łaczmański Ł., Szepietowski J.: Expression of koebnerisin (S100A15) and calgranulin A (S100A8) in lesional and perilesional skin in patients suffering from hidradenitis suppurativa. J Eur Acad Dermatol Venereol., 2020, 34(8): 402-404 (https://doi.org/10.1111/jdv.16320).
  • Martynowicz H., Gać P., Kornafel-Flak O., Filipów S., Łaczmański Ł., Sobieszczańska M., Mazur G., Porȩba R.: The Relationship Between the Effectiveness of Blood Pressure Control and Telomerase Reverse Transcriptase Concentration, Adipose Tissue Hormone Concentration and Endothelium Function in Hypertensives. Heart Lung Circ., 2020, 29(8): 200-209 (https://doi.org/10.1016/j.hlc.2019.12.012).
  • Zagrodna A., Książek A., Słowińska-Lisowska M., Łaczmański Ł.: Calcium-Sensing Receptor Gene Polymorphisms (CASRV1 and CASRV2) and the Physical Activity Level of Men in Lower Silesia, Poland. Front Genet., 2020, 11: 325 (https://doi.org/3389/fgene.2020.00325).
  • Szymańska-Chabowska A., Matys T., Łaczmański Ł., Czerwińska K., Janus A., Smyk B., Mazur G., Poręba R., Gać P.: The relationship between PNP, GSTO-1, AS3MT and ADRB3 gene polymorphisms and urinary arsenic concentration among copper smelter and refinery employers. Hum Exp Toxicol. 2020, 39(11):1443-1453 (https://doi.org/10.1177/0960327120925891).
  • Filipów S., Łaczmański Ł.: Blood Circulating miRNAs as Cancer Biomarkers for Diagnosis and Surgical Treatment Response. Front Genet., 2019, 10: 169 (https://doi.org/10.3389/fgene.2019.00169).
  • Martynowicz H., Kornafel-Flak O., Urbanik D., Łaczmański Ł., Sobieszczańska M., Mazur G., Poręba R., Gać P.: Coexistence of obstructive sleep apnea and telomerase activity, concentration of selected adipose tissue hormones and vascular endothelial function in patients with arterial hypertension. Respir Med., 2019, 153:20-25 (https://doi.org/10.1016/j.rmed.2019.05.009).
  • Laczmanski L., Laczmanska I., Lwow F.: Association of select vitamin D receptor gene polymorphisms with the risk of tobacco-related cancers – a meta-analysis. Sci Rep., 2019, 9(1):16026 (https://doi.org/10.1038/s41598-019-52519-5).