Laboratorium Immunochemii Drobnoustrojów i Szczepionek

Charakterystyka biochemiczna makrocząsteczek zaangażowanych w procesach odpornościowych – badania immunochemiczne endotoksyn bakteryjnych.

Analiza strukturalna lipopolisacharydów, polisacharydów i glikokoniugatów przy użyciu spektroskopii NMR i spektrometrii mas w połączeniu z analizą chemiczną i biochemiczną. Badanie zależności pomiędzy strukturą bakteryjnych endotoksyn, a ich biologicznymi i fizycznymi właściwościami. Badanie struktur glikokoniugatów i interakcji ligand-receptor przy użyciu wysokorozdzielczych technik spektroskopii NMR (HR-MAS NMR, STD-NMR), spektrometrii mas (LC-MS, ESI-MS/MSn, MALDI-TOF MS) oraz SPR i FACS. Neoglikokoniugaty jako antybakteryjne i antyendotoksynowe szczepionki – synteza, charakterystyka immunochemiczna, odpowiedź immunologiczna, aktywność ochronna.

Kontakt

Kierownik

Kierownik: prof. dr hab. inż. Jolanta Łukasiewicz (profesor, https://orcid.org/0000-0001-8081-7261)

Jolanta Łukasiewicz, profesor nauk biologicznych posiadający ponad 20-letnie doświadczenie w obszarze immunochemii drobnoustrojów i szczepionek. W roku 1997 ukończyła studia magisterskie na Wydziale Chemicznym Politechniki Wrocławskiej (specjalność biotechnologia). Stopień doktora nauk biologicznych uzyskała w 2001 r. broniąc pracy doktorskiej pt. „Struktury i aktywności biologiczne endotoksyn Hafnia alvei i Plesiomonas shigelloides o odmiennych planach budowy regionu rdzeń-lipid A”.

Doświadczenie zawodowe zdobywała w IITD PAN uzupełniając je o krótkoterminowe staże na Wydziale Chemii Sveriges Lantbruksuniversitet w Uppsali (Szwecja) związane z pogłębianiem wiedzy praktycznej i teoretycznej w zakresie analiz technikami spektrometrii mas i spektroskopii NMR.

Do swoich najważniejszych osiągnięć naukowych zalicza (i) identyfikację kowalencyjnego połączenia lipopolisacharydu (LPS) z enterobakteryjnym wspólnym antygenem (ECA) i wykorzystanie go jako konserwatywnego antygenu szczepionkowego do prewencji zakażeń wywoływanych przez enterobakterie; (ii) opisanie ważnych z punktu widzenia patogenezy sepsy oddziaływań pomiędzy białkami dopełniacza (MBL i fikoliny) a lipopolisacharydami Gram-ujemnych bakterii, (iii) identyfikacja modyfikacji strukturalnych antygenów O Klebsiella pneumoniae istotnych z punktu widzenia projektowania szczepionek i strategii terapeutycznych przeciwko zakażeniom.

Zespół

Profesorowie:

Profesorowie instytutu:

Adiunkci:

Specjaliści:

  • Mgr Emilia Strąk

Doktoranci:

Najważniejsze osiągnięcia naukowe
  • Identyfikacja nowych struktur lipopolisacharydów z uwzględnieniem regionów konserwatywnych i modyfikacji o istotnym znaczeniu dla opracowywania strategii diagnostyki, profilaktyki (immunizacja) i leczenia uogólnionych zakażeń szpitalnych, krztuśca i biegunki podróżnych.
  • Zaprojektowanie glikokoniugatów jako składników szczepionek oraz przeciwciał monoklonalnych do diagnostyki, profilaktyki i leczenia  uogólnionych zakażeń szpitalnych, krztuśca (Klebsiella pneumoniae, Bordetella spp., Shigella sonnei, Escherichia coli i inne enterobakterie).
  • Identyfikacja i analiza strukturalna kowalencyjnego połączenia lipopolisacharydu z enterobakteryjnym wspólnym antygenem (ECA) i wykorzystanie go jako konserwatywnego antygenu szczepionkowego do prewencji zakażeń wywoływanych przez enterobakterie. Określenie reaktywności, specyficzności i aktywności biologicznej białka wiążącego mannan (MBL) I fikoliny-3 ludzkiego dopełniacza względem lipopolisacharydów Gram-ujemnych bakterii – wykazanie współdziałania klasycznej i lektynowej drogi układu dopełniacza
Metody badawcze
  • analiza strukturalna glikanów, glikolipidów, poli- i oligosacharydów
  • spektrometria mas MALDI-TOF i ESI-MS
  • techniki immunochemiczne i synteza glikokoniugatów
  • techniki mikrobiologiczne
  • techniki preparatywne (LC, HPLC, LC-MS)
  • powierzchniowy rezonans plazmonów (SPR, Biacore T200)
  • znakowanie bakteryjnych antygenów in situ (FACS)
  • spektroskopia NMR, w tym usługi świadczone przez Pracownię Spketroskopii NMR Zakładu Immunochemii (wyposażenie: spektrometr AVANCE III 600MHz z zestawem sond dedykowanych analizom bioNMR, w tym kriosnda QCI I HR-MAS Pracownia Spektroskopii NMR – kierownik pracowni: niedziela@hirszfeld.pl
Kluczowa aparatura badawcza
Najważniejsze projekty badawcze (ostatnie 10 lat)
  • Nietypowalne antygeny O Klebsiella pneumoniae -struktura i seroepidemiologia”, NCN, OPUS 16, 2018/31/B/NZ7/04002, 2019-2022. Kierownik: prof. dr hab. inż. Jolanta Łukasiewicz.
  • „Opracowanie strategii terapeutycznej opartej na biernej immunizacji przeciwciałami monoklonalnymi oraz strategii diagnostycznej skierowanej przeciwko ostrym infekcjom wywoływanym przez Klebsiella” – KLEBSICURE, Projekt europejski EUROSTARS, Komisja Europejska/NCBR, EUROSTARS, E!7563, 2012-2015, Konsorcjum: Arsanis Biosciences GmbH (Lider) (Wiedeń, Austria), GATC Biotech AG (Konstancja, Niemcy), Instytut Biologii Zakażeń im. Maxa Plancka (Berlin, Niemcy), IITD PAN. Kierownik zadań realizowanych przez grupę polską: prof. dr hab. inż. Jolanta Łukasiewicz.
  • „Oddziaływanie gospodarz-patogen: bakteryjne pęcherzyki błony zewnętrznej jako tarcza dla układu dopełniacza”, NCN, OPUS 16, 2018/31/B/NZ6/03514, 2019-2022. Konsorcjum: Instytut Biologii Medycznej PAN w Łodzi (Lider), IITD PAN, Uniwersytet Śląski w Katowicach. Kierownik projektu: dr hab. Anna Stanisława Świerzko. Kierownik zadań IITD PAN: prof. dr hab. inż. Jolanta Łukasiewicz.
  • „Wpływ glikozylacji białka Spike wirusa SARS-CoV-2 na aktywację układu dopełniacza”, NCN, OPUS 20, 2020/39/B/NZ6/01660, 2021-2024, konsorcjum: Instytut Biologii Medycznej PAN (Lider), IITD PAN, Uniwersytet Medyczny w Warszawie. Kierownik projektu: prof. dr hab. Maciej Cedzyński. Kierownik zadań IITD PAN: prof. dr hab. Marcin Czerwiński, prof. dr hab. inż. Jolanta Łukasiewicz, dr Dariusz Martynowski.
  • „Badania nad uzyskaniem nowatorskiej szczepionki przeciwko wirusowi SARS-CoV-2 odpowiedzialnemu za chorobę COVID-19”, NCBiR, Wsparcie Szpitali Jednoimiennych 28/2020, 2020-2021. Kierownik projektu: prof. dr hab. Andrzej Gamian. Kierownik zadania: prof. dr hab. inż. Jolanta Łukasiewicz.
  • „Strukturalne modyfikacje endotoksyn bakteryjnych (lipopolisacharydów, LPS) istotne z punktu widzenia przyszłych antybakteryjnych strategii terapeutycznych”, NCN, OPUS8, 2014/15/B/NZ6/03203, 201502019, Kierownik: prof. dr hab. inż. Jolanta Łukasiewicz
  • „Opracowanie szczepionek podjednostkowych dla bydła i świń opartych na rekombinowanych antygenach Hsp60, OMP 40 oraz części rdzeniowej LPS bakterii Gram ujemnych”, NCBiR, PBS, PBS3/A8/33/2015, 2015–2018, Konsorcjum: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu (Lider, prof. dr hab. Tadeusz Stefaniak), IITD PAN, Pure Biologics, Zakład Doświadczalny IŻ PIB Żerniki Wielkie Sp. z o.o., Ośrodek Hodowli Zarodkowej „Głogówek” Sp. z o.o. Kierownik zadań IITD PAN: dr hab. Wojciech Jachymek.
  • „Szczepionki przeciwbakteryjne nowej generacji. Otrzymywanie, charakterystyka immunochemiczna, właściwości ochronne” w ramach projektu pt. „Biotechnologie i zaawansowane technologie medyczne” finansowanego ze środków UE i Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka. WCB EIT+, POIG, POIG.01.01.02-02-003/08-00, 2009-2015, Kierownik projektu: prof. dr hab. Czesław Ługowski. Kierownicy zadań: prof. dr hab. inż. Jolanta Łukaseiwicz, dr hab. Tomasz Niedziela, dr hab. Wojciech Jachymek.
  • „Badania molekularnych mechanizmów rozpoznawania endotoksyn przez fikolinę H i analiza efektów biologicznych tego procesu”, MNiSW, N401267339, 2010-2013, Kierownik: prof. dr hab. inż. Jolanta Łukasiewicz.
  • „Produkty lizy bakterii Gram-ujemnych jako potencjalne preparaty przeciwnowotworowe. Charakterystyka chemiczna i biochemiczna oraz badanie aktywności biologicznych. Opracowanie technologii produkcji substancji czynnej”, NCBR, NR13008906, 2010-2014. Kierownik projektu: prof. dr hab. inż. Janusz Boratyński. Kierownik zadania: prof. dr hab. Czesław Ługowski.
Wybrane publikacje
  • Koj S., Ucieklak K., Lugowski C., Niedziela T.: Structure and Immunogenicity of the Bordetella pertussis LOS-Derived Oligosaccharides in the Endosomal-Like Pre-Processing Mice Model. Vaccines (Basel). 2021, 9(6): 645. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34199173/)
  • Gozdziewicz T.K., Maciejewska A., Tsybulska A., Lugowski C., Lukasiewicz J.: A New Look at the Enterobacterial Common Antigen Forms Obtained during Rough Lipopolysaccharides Purification. Int J Mol Sci. 2021, 22(2): 701. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33445776/)
  • Ucieklak K., Koj S., Niedziela T.: Bordetella holmesii Lipopolysaccharide Hide and Seek Game with Pertussis: Structural Analysis of the O-Specific Polysaccharide and the Core Oligosaccharide of the Type Strain ATCC 51541. International Journal of Molecular Sciences. 2020, 21(17): 6433. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32899371/)
  • Maciejewska A., Kaszowska M., Jachymek W., Lugowski C., Lukasiewicz J.: Lipopolysaccharide-Linked Enterobacterial Common Antigen (ECALPS) Occurs in Rough Strains of Escherichia coli R1, R2, and R4. Int J Mol Sci. 2020, 21(21): 6038. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32839412/)
  • Artyszuk D., Izdebski R., Maciejewska A., Kaszowska M., Herud A., Szijártó V., Gniadkowski M., Lukasiewicz J.: The Impact of Insertion Sequences on O-Serotype Phenotype and Its O-Locus-Based Prediction in Klebsiella pneumoniae O2 and O1. Int J Mol Sci. 2020, 21: E6572. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7556023/)
  • Rollenske T., Szijarto V., Lukasiewicz J., Guachalla L.M., Stojkovic K., Hartl K., Stulik L., Kocher S., Lasitschka F., Al-Saeedi M., Schröder-Braunstein J., von Frankenberg M., Gaebelein G., Hoffmann P., Klein S., Heeg K., Nagy E., Nagy G., Wardemann H.: Cross-specificity of protective human antibodies against Klebsiella pneumoniae LPS O-antigen. Nature Immunology, 2018, 19: 617-624 (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29760533/)
  • Guachalla L.M., Stojkovic K., Hartl K., Kaszowska M., Kumar Y., Wahl B., Paprotka T., Nagy E., Lukasiewicz J., Nagy G., Szijártó V.: Discovery of monoclonal antibodies cross-reactive to novel subserotypes of pneumoniae O3. Scientific Reports, 2017, 7(1): 6635. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28747785/)
  • Szijártó V., Guachalla L.M., Hartl K., Varga C., Banerjee P., Stojkovic K., Kaszowska M., Nagy E., Lukasiewicz J., Nagy G.: Both clades of the epidemic KPC-producing Klebsiella pneumoniae clone ST258 share a modified galactan O-antigen type. International Journal of Medical Microbiology, 2016, 306(2): 89-98. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26723873/)
  • Man-Kupisinska A., Michalski M., Maciejewska A., Swierzko A.S., Cedzynski M., Lugowski C., Lukasiewicz J.: A new ligand-based method for purifying active human plasma-derived ficolin-3 complexes supports the phenomenon of crosstalk between pattern-recognition molecules and immunoglobulins. PLoS One, 2016, 11(5): e0156691. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27232184/)
  • Gozdziewicz T.K., Lugowski C., Lukasiewicz J.: First evidence for a covalent linkage between enterobacterial common antigen and lipopolysaccharide in Shigella sonnei phase II ECA-LPS. Journal of Biological Chemistry, 2014, 289: 2745-2754. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24324266/)
  • Kaszowska M., Jachymek W., Lukasiewicz J., Niedziela T., Kenne L., Lugowski C.: The unique structure of complete lipopolysaccharide isolated from semi-rough Plesiomonas shigelloides O37 (strain CNCTC 39/89) containing (2S)-O-(4-oxopentanoic acid)-α-D-Glcp (α-D-lenose). Carbohydrate Research, 2013, 378: 98-107. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23711248/)
  • Swierzko A., Lukasiewicz J., Cedzynski M., Maciejewska A., Jachymek W., Niedziela T., Matsushita M., Lugowski C.: New functional ligands for ficolin-3 among lipopolysaccharides of Hafnia alvei. Glycobiology, 2012, 22: 267-80. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21890891/)
  • Niedziela T., Letowska I., Lukasiewicz J., Kaszowska M., Czarnecka A., Kenne L., Lugowski C.: Epitope of the vaccine-type Bordetella pertussis strain 186 lipooligosaccharide and antiendotoxin activity of antibodies directed against the terminal pentasaccharide-tetanus toxoid conjugate. Infect Immun. 2005, 73(11): 7381-9. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16239537/)
  • Jachymek W., Niedziela T., Petersson C., Lugowski C., Czaja J., Kenne L.: Structures of the O-specific polysaccharides from Yokenella regensburgei (Koserella trabulsii) strains PCM 2476, 2477, 2478, and 2494: high-resolution magic-angle spinning NMR investigation of the O-specific polysaccharides in native lipopolysaccharides and directly on the surface of living bacteria. Biochemistry, 1999, 38: 11788-95. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10512635/)