Laboratorium Biologii Molekularnej Bakteriofagów

Profil badań:

  1. Budowa molekularna wirionów bakteriofagowych
    • Identyfikacja białek strukturalnych bakteriofagów, analiza ich funkcji biologicznych, analiza strukturalna
    • Wykorzystanie białek kapsydowych jako celów molekularnych pozwalających na modyfikowanie właściwości biologicznych kapsydu fagowego
    • Immunogenność białek bakteriofagowych: identyfikacja epitopów, analiza powstawania przeciwciał, deimmunizacja fagów poprzez inżynierię białek strukturalnych budujących wiriony
  1. Farmakokinetyka bakteriofagów
    • Udział układu odpornościowego ludzi i zwierząt oraz odpowiedzi na poszczególne białka fagowe w kształtowaniu biodostępności bakteriofagów in vivo
    • Interakcje i równowaga pomiędzy mikrobiomem, „fageomem”, a organizmem człowieka, ze szczególnym uwzględnieniem aktywnych białek i motywów aminokwasowych
  1. Enzymy fagowe
    • Identyfikacja nowych enzymów bakteriobójczych pochodzenia fagowego
    • Charakterystyka i inżynieria enzymów fagowych, interakcje z układem odpornościowym ludzi i zwierząt

Aktualnie realizowane zadania badawcze (w ramach działalności statutowej):

  1. Analiza aktywności białka strukturalnego bakteriofagów gronkowcowych A3R i 676Z o przypuszczalnej funkcji receptorowej

Celem zadania jest określenie funkcji gpORF096 bakteriofagów gronkowcowych A3R i 676Z oraz identyfikacja jego reakcji z układem odpornościowym w modelu mysim.

  1. Badanie immunogenności modyfikowanych litycznych białek bakteriofagowych oraz ich wpływu na procesy fizjologiczne w modelu mysim oraz liniach komórkowych

Celem zadania jest określenie możliwości modyfikowania immunogenności litycznych białek bakteriofagowych jako rekombinowanych produktów białkowych, modyfikowanych na podstawie projektowania in silico.

Aktualnie realizowane zadania badawcze (w ramach działalności grantowej):  

  1. Identyfikacja epitopów bakteriofagowych mających istotne znaczenie dla zdrowia człowieka (NCN OPUS 18, 2019/35/B/NZ7/01824)

Celem projektu jest identyfikacja reaktywnych epitopów występujących w strukturalnych białkach bakteriofagów, a następnie rozpoznanie poziomu specyficznej immunizacji na poziomie populacji, w tym grup osób wykazujących określone zaburzenia zdrowia.

  1. Mikrobiom żołądka osób zakażonych Helicobacter pylori (NCN OPUS 15, 2018/29/B/NZ6/01659)

Celem projektu jest opisanie wzajemnych zależności pomiędzy statusem immunologicznym pacjenta, bakteryjnymi składnikami mikrobiomu zasiedlającymi jego żołądek, a występującymi tam komponentami fagowymi, w kontekście podatności tego pacjenta na rozwój zakażenia H. pylori i związanych z nim zaburzeń.

Kontakt

Kierownik

Kierownik: prof. dr hab. Krystyna Dąbrowska (0000-0002-1518-3183)

Molecular biologist; current field of research: studies on immune response to bacteriophage as it relates to phage therapy trials. Phage pharmacokinetics and phage effects on mammalian systems and cells. Studies of molecular determinants of bacteriophage interaction with immune system elements, phage pharmacokinetics and pharmacodynamics, safety, and phage antibacterial potential in animals and humans. Extended activity: immune responses to SARS-CoV-2. Main methodological expertise: gene cloning, recombinant proteins, directed mutagenesis, DNA microarrays, real-time PCR, cell cultures, animal models, antibodies, phagocytes, cytokines, tumor models, phage display, clinical microbiology.  

 

Education and scientific degrees:

21.07.2020      Professor: Professor of Natural Sciences, conferred by the President of the Republic of Poland upon a motion of the Central Commission for Academic Degrees and Titles; Institute of Immunology and Experimental Therapy, Polish Academy of Sciences, Wrocław, Poland
2004 – 2015    D.Sc. (pol.: dr hab.) Biological sciences, medical microbiology; Institute of Immunology and Experimental Therapy, Polish Academy of Sciences, Wrocław, Poland. Thesis title: “Studies of structural bacteriophage proteins with the aim of phage therapy development: identification of biological properties and development of new technological solutions in T4 phage model”
2000 – 2004    Ph.D., Biological sciences, biology; Institute of Immunology and Experimental Therapy, Polish Academy of Sciences, Wrocław, Poland. Thesis title: “Studies of phage-mammalian cells interactions and potential impact of these interactions”,
1998 – 2000    M.Sc., Biological sciences, genetics. Wrocław University, Dept. of Natural Sciences. Thesis title: ”Functional and structural analysis of the gene YPR117w in Saccharomyces cerevisiae”
1995 – 1998    B.Sc., Biological sciences, environment protection and ecology. Wrocław University, Dept. of Natural Sciences.

Additional education (5 most important selected):

2013    ‘Scientific team leading’ Foundation for Polish Science, SKILLS program
2013    ‘Scientific writing’ Foundation for Polish Science, SKILLS program
2012    ‘Enterprisers’ training, Centre for Entrepreneurial Learning, University of Cambridge
2012    ‘Ignite’ training, Centre for Entrepreneurial Learning, University of Cambridge
2011    Postgraduate diploma in ‘Project management’, Faculty of Management, Information Systems and Finance, Wrocław University of Economics

Employment:

20.01.2016 – to date   Head for Science, Research and Development Centre, Regional Specialist Hospital Wrocław, Poland
01.11.2020 – to date   Associate professor, Institute of Immunology and Experimental Therapy, Polish Academy of Sciences, Wrocław, Poland.
18.06.2015 – 30.10.2020       Associate professor, Institute of Immunology and Experimental Therapy, Polish Academy of Sciences, Wrocław, Poland.
01.07.2005 – 17.06.2015       Assistant Professor, Institute of Immunology and Experimental Therapy, Polish Academy of Sciences, Wrocław, Poland.
01.01.2005 – 01.07.2005       laboratory assistant, Institute of Immunology and Experimental Therapy, Polish Academy of Sciences, Wrocław, Poland.
16.11.2004 – 01.01.2005       laboratory technician, Institute of Immunology and Experimental Therapy, Polish Academy of Sciences, Wrocław, Poland.
15.11.2000 – 15.11.2004       PhD student, Institute of Immunology and Experimental Therapy, Polish Academy of Sciences, Wrocław, Poland.  

Foreign trainings (3 selected):

2013    University of Minho, Institute for Biotechnology and Bioengineering, Centre of Biological Engineering, Portugal, prof. Joana Azeredo, project: “Immunogenicity of Pseudomonas phages”
2012 – 2014 University of Texas Medical School, Houston, USA, prof. Emil Martin, Foundation for Polish Science, SKILLS program, project: “Cell signaling, theory and practice” (4 short stays, 6 weeks)
2010 – Vinogradsky Instytute of Microbiology, Russian Academy of Sciences, Moscow, prof. Andrey Letarov, project: “Directed mutagenesis of T4 phage gene 24” (1 month)  

Expert/referee (3 selected):

  1. National Science Centre: reviewer, expert, chair of NZ7 Expert Panels (2013- to date)
  2. National Centre of Research and Development: expert, controller, reviewer (2011- to date)
  3. European Commission, European Innovation Council and SMEs Executive Agency: remote evaluator (2019- to date)
Zespół

Adiunkci:
Dr Zuzanna Kaźmierczak (0000-0001-7220-3518)
Dr Paulina Miernikiewicz (0000-0003-4592-3741)  

Specjaliści i pracownicy techniczni:
Mgr Izabela Rybicka (0000-0003-2083-1592)  

Doktoranci:
Mgr inż. Katarzyna Gembara (0000-0001-9233-7345)
Mgr inż.  Marek Harhala (0000-0001-7018-6873)
Mgr Aleksander Szymczak (0000-0002-9028-8428)

Najważniejsze osiągnięcia naukowe
  • Wyniki opublikowane w pracy ‘Mammalian Host-Versus-Phage immune response determines phage fate in vivo’, która została nagrodzona nagrodą im. Prof. K. Bassalika. Wyniki opisują zależności pomiędzy układem immunologicznym, bakteriami, a bakteriofagami. Oddziaływania tych elementów na siebie nawzajem zostały ujęte w modele matematyczne na podstawie danych eksperymentalnych, a całość dostarcza informacji o bakteriofagach i głównych czynnikach warunkujących przebieg infekcji po ich podaniu.
  • Krystyna Dąbrowska z zespołem wraz z prof. Zuzanną Drulis-Kawą z zespołem zorganizowały EMBO Viruses of Microbes 2018 we Wrocławiu (09-13 lipca 2018 r.). Jest to największa, tuż obok ‘Phage Meeting’ na Evergreen State College (Olympia, USA), konferencja tematyczna dotycząca wirusów atakujących mikroorganizmy.
Metody badawcze
  1. Mutageneza ukierunkowana bakteriofagów
  2. Produkcja wysokooczyszczonych preparatów białkowych w bakteryjnym systemie ekspresyjnym (klonowanie, oczyszczanie, ekspresja)
  3. Pomiary właściwości fizykochemicznych i biologicznych lizyn pochodzenia bakteriofagowego
  4. Testy ELISA
  5. Wykorzystanie technologii phage display: VirScan, EndoScan, PhageScan
  6. Produkcja wysokooczyszczonych preparatów bakteriofagowych (hodowle bakteryjne, filtracja, Hollow Fiber)
  7. Hodowle tkankowe i modele komórkowe
  8. Profile ekspresyjne komórek eukariotycznych (DNA microarray)
  9. Doświadczenia in vivo w modelu mysim
  10. Sekwencjonowanie NGS
  11. Obrazowanie dystrybucji modyfikowanych bakteriofagów z użyciem białek fluorescencyjnych
Kluczowa aparatura badawcza
  • 3 komory laminarne z pionowym przepływem powietrza typu BIOHAZARD klasa II
  • 2 inkubatory hodowlane z wytrząsarką typu komorowego – Multitron
  • Inkubator zintegrowany z wytrząsarką podręczną hodowli płynnych oraz kołyską laboratoryjną – Inkubator 1000 (Heidolph) Unimax, Duomax (Heidolph)
  • Mikroskop optyczny odwrócony z kontrastem reliefowym i kamerą oraz zaawansowanym oprogramowaniem graficznym (Olimpus) i mikroskop optyczny prosty (Olimpus)
  • Kompletny system do elektroforez białek i DNA pionowych i poziomych oraz transferu na membrany: dwa uniwersalne, wielokanałowe, szerokospektralne zasilacze (Consort), system form i aparatów do elektroforezy pionowej i poziomej różnej wielkości z kompletem akcesoriów
  • System do dokumentacji i analiz żeli białkowych i DNA z transiluminatorem, komorą ciemni, kamerą i rozbudowanym oprogramowaniem graficznym – GBox HR
  • 3 bloki do reakcji enzymatycznych z chłodzeniem, z kompletem bloków wymiennych – Termomixer Comfort
  • Termocykler dwublokowy z gradientem DNA Engine Thermal Cycler
  • Spektrofotometr typu bio
  • Koncentrator próżniowy
Najważniejsze projekty badawcze (ostatnie 10 lat)
  1. PhageScan: identyfikacja epitopów bakteriofagowych mających istotne znaczenie dla zdrowia człowieka, NCN OPUS 18, 2019/35/B/NZ7/01824, realizacja: 25.06.2020-24.06.2024. Kierownik: prof. Krystyna Dąbrowska. Budżet projektu: 2 361 600 zł.
  2. Podwyższanie potencjału leczniczego białek terapeutycznych przez specyficzne, planowane modyfikacje na przykładzie bakteriolitycznych lizyn, NCN PRELUDIUM, 2019/35/N/NZ6/02564, realizacja: 25.06.2020-24.06.2022, Opiekun naukowy projektu: prof. Krystyna Dąbrowska, Kierownik: doktorant, mgr inż. Marek Harhala. Budżet projektu: 140 000 zł.
  3. Translokacja bakteriofagów jako składników mikrobiomu jelitowego, NCN PRELUDIUM, 2018/31/N/NZ6/02584, realizacja: 01.07.2019-30.06.2022. Opiekun naukowy projektu: prof. Krystyna Dąbrowska, kierownik: doktorant, mgr Aleksander Szymczak. Budżet projektu: 210 000 zł.
  4. Mikrobiom żołądka osób zakażonych Helicobacter pylori, NCN OPUS 15, 2018/29/B/NZ6/01659, realizacja: 24.01.2019-23.01.2022. Kierownik: prof. Krystyna Dąbrowska. Budżet projektu: 1 751 400 zł.
  5. Środowisko przewodu pokarmowego jako źródło presji selekcyjnej ukierunkowujące ewolucję kapsydu bakteriofaga T4, NCN PRELUDIUM, 2017/25/N/NZ6/02372, realizacja: 15.02.2018 – 14.02.2021. Opiekun naukowy: prof. Krystyna Dąbrowska, kierownik: doktorant, mgr Joanna Majewska. Budżet projektu: 120 000 zł.
  6. Badanie farmakokinetyki wirusów bakteryjnych w modelu zwierzęcym za pomocą nowego narzędzia – bakteriofaga znakowanego białkiem fluorescencyjnym, NCN PRELUDIUM, 2015/19/N/NZ4/03609, realizacja 15.06.2016-31.08.2021. Opiekun naukowy: prof. Krystyna Dąbrowska, kierownik: dr Zuzanna Kaźmierczak. Budżet projektu:150 000 zł.
Wybrane publikacje
  1. Gembara K., Dąbrowska K.: Phage-specific antibodies. Current Opinion in Biotechnology, 2021, 68:186-192 (https://doi.org/10.1016/j.copbio.2020.11.011).
  2. Kaźmierczak Z., Majewska J., Miernikiewicz P., Międzybrodzki R., Nowak S., Harhala M., Lecion D., Kęska W., Owczarek B., Ciekot J., Drab M., Kędzierski P., Mazurkiewicz-Kania M., Górski A., Dąbrowska K.: Immune Response to Therapeutic Staphylococcal Bacteriophages in Mammals: Kinetics of Induction, Immunogenic Structural Proteins, Natural and Induced Antibodies. Frontiers in Immunology, 2021, 12:639570 (https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.639570).
  3. Łobocka M., Dąbrowska K., Górski A.: Engineered Bacteriophage Therapeutics: Rationale, Challenges and Future. BioDrugs, 2021, 35(3):255-280 (https://doi.org/10.1007/s40259-021-00480-z).
  4. Kaźmierczak Z., Majewska J., Milczarek M., Owczarek B., Dąbrowska K.: Circulation of Fluorescently Labelled Phage in a Murine Model. Viruses, 2021, 13(2):297 (https://doi.org/10.3390/v13020297).
  5. Melo L.D.R., Oliveira H., Pires D.P., Dabrowska K., Azeredo J.: Phage therapy efficacy: a review of the last 10 years of preclinical studies. Crit Rev Microbiol, 2020, 46(1): 78-99 (http://doi.org/10.1080/1040841X.2020.1729695).
  6. Szymczak A., Ferenc S., Majewska J., Miernikiewicz P., Gnus J., Witkiewicz W., Dąbrowska K.: Application of 16S rRNA gene sequencing in Helicobacter pylori PeerJ, 2020, 8: e9099 (https://doi.org/10.7717/peerj.9099).
  7. Majewska J., Kaźmierczak Z., Lahutta K., Lecion D., Szymczak A., Miernikiewicz P., Drapała J., Harhala M., Marek-Bukowiec K., Jędruchniewicz N., Owczarek B., Górski A., Dąbrowska K.: Induction of Phage-Specific Antibodies by Two Therapeutic Staphylococcal Bacteriophages Administered per os. Front Immunol, 2019, 10: 2607 (http://doi.org/10.3389/fimmu.2019.02607).
  8. Dąbrowska K., Abedon S.T.: Pharmacologically Aware Phage Therapy: Pharmacodynamic and Pharmacokinetic Obstacles to Phage Antibacterial Action in Animal and Human Bodies. Microbiol Mol Biol Rev, 2019, 83(4): e00012-19 (http://doi.org/10.1128/MMBR.00012-19).
  9. Dąbrowska K.: Phage therapy: What factors shape phage pharmacokinetics and bioavailability? Systematic and critical review. Med Res Rev, 2019, 39(5): 2000-2025 (http://doi.org/10.1002/med.21572).
  10. Harhala M., Nelson D.C., Miernikiewicz P., Heselpoth R.D., Brzezicka B., Majewska J., Linden S.B., Shang X., Szymczak A., Lecion D., Marek-Bukowiec K., Kłak M., Wojciechowicz B., Lahutta K., Konieczny A., Dąbrowska K.: Safety Studies of Pneumococcal Endolysins Cpl-1 and Pal. 2018, 10(11): 638. (https://doi.org/10.3390/v10110638).
  11. Kaźmierczak Z., Dąbrowska K.: Interaction of Bacteriophages with Mammalian Cells. Methods Mol Biol. 2018, 1693: 113-122 (https://doi.org/10.1007/978-1-4939-7395-8_10).
  12. Hodyra-Stefaniak K., Miernikiewicz P., Drapała J., Drab M., Jończyk-Matysiak E., Lecion D., Kaźmierczak Z., Beta W., Majewska J., Harhala M., Bubak B., Kłopot A., Górski A., Dąbrowska K.: Mammalian Host-Versus-Phage immune response determines phage fate in vivo. Sci Rep. 2015, 5: 14802 (https://doi.org/10.1038/srep14802).