Samodzielne Laboratorium Biologii Komórek Macierzystych i Nowotworowych

Badania Zespołu Samodzielnego Laboratorium Biologii Komórek Macierzystych i Nowotworowych zogniskowane są na biologicznej charakterystyce mezenchymalnych komórek macierzystych (MSC) oraz komórek progenitorowych pozyskanych z tkanek dorosłego organizmu w celu wykorzystania ich potencjału biologicznego w regeneracji tkanek i narządów.

 

Badania w obszarze medycyny regeneracyjnej:

  • Badania związane z dystrybucją tkankową, izolacją i charakterystyką biologiczną mezenchymalnych komórek macierzystych oraz komórek progenitorowych rezydujących w tkankach i narządach człowieka. Prowadzone badania mają na celu potencjalne kliniczne zastosowanie narządowo-specyficznych komórek macierzystych w medycynie regeneracyjnej.
  • Badania przedkliniczne aktywności biologicznej sekretomu MSC (czynniki bioaktywne oraz mikropęcherzyki zewnątrzkomórkowe wydzielane przez MSC) w procesach regeneracyjnych.
  • Badania nad opracowaniem nowej generacji opatrunku zawierającego mieszaninę czynników bioaktywnych produkowanych przez MSC pochodzące z tkanki tłuszczowej (atMSC) do zastosowania w leczeniu trudno gojących się ran.
  • Interdyscyplinarne badania potencjału osteogennego MSC osadzonych na rusztowaniach (model 3D) w celu utworzenia bioimplantu do rekonstrukcji dużych ubytków kostnych.

Badania w obszarze biologii nowotworów:

  • Izolacja i charakterystyka macierzystych komórek nowotworowych.
  • Badanie mechanizmów związanych z przerzutowaniem lub hamowaniem wzrostu nowotworów w modelach 2D i 3D.

Kontakt

Kierownik

Kierownik: prof. dr hab. Aleksandra Klimczak, profesor zwyczajny (ORCID 0000-0001-6590-4420)

Prof. dr hab. Aleksandra Klimczak, absolwentka Wydziału Farmacji z Oddziałem Analityki Medycznej Akademii Medycznej we Wrocławiu. Stopień doktora i dr habilitowanego uzyskała w Instytucie Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN we Wrocławiu. Doświadczenia i umiejętności zdobyła w kraju i w instytucjach międzynarodowych.

W latach 1998-2002 współpracowała z Institute Paris-Sud sur les Cytokines INSERM U131 we Francji. W latach 2003-2009, w Cleveland Clinic, USA, brała udział w pionierskich badaniach eksperymentalnych o przełomowym znaczeniu w medycynie rekonstrukcyjnej i transplantacyjnej.

Zainteresowania naukowe obejmują szeroki zakres badań związanych z immunologią transplantacyjną, medycyną regeneracyjną i biologią komórek macierzystych, zarówno w modelach doświadczalnych jak i w aplikacjach klinicznych. Wcześniejsze badania prof. Klimczak związane z immunologią transplantacyjną wniosły istotny wkład w zrozumienie mechanizmów dotyczących tolerancji immunologicznej w przeszczepach komórkowych oraz w złożonych przeszczepach wielotkankowych.

Obecnie prof. Klimczak prowadzi intensywne badania nad biologią mezenchymalnych komórek macierzystych rezydujących w tkankach dorosłego organizmu, w kontekście wykorzystania ich potencjału biologicznego w medycynie regeneracyjnej, oraz badania związane z biologią macierzystych komórek nowotworowych.

Zespół

Adiunkci:

Specjaliści:

Doktoranci:

Najważniejsze osiągnięcia naukowe
  • Udokumentowano różnice w aktywności biologicznej MSC pozyskanych z różnych tkanek, poddanych długoterminowej hodowli, które mogą być znaczące w ich doborze pod kątem potencjału regeneracyjnego i stabilności genetycznej z punktu widzenia zastosowania terapii komórkowych w medycynie regeneracyjnej.
  • Wyizolowano i scharakteryzowano mieszaninę czynników bioaktywnych produkowanych przez unieśmiertelnione MSC pochodzące z tkanki tłuszczowej (HATMSC), wykazano ich proregeneracyjny potencjał w badaniach in vitro w modelu komórkowym trudno gojących się ran.
  • Wyprowadzono unieśmiertelnione linie komórek progenitorowych śródbłonka naczyń (HEPC-CB.1 and HEPC-CB.2), służących jako model do badań interakcji pomiędzy komórkami śródbłonka naczyń a komórkami nowotworowymi w procesie przerzutowania nowotworu oraz do badań aktywności proangiogennej MSC.
  • Opracowano technologię tworzenia organoidów z komórek nowotowrowych jako modelu badawczego w terapii przeciwnowotworowej.
Metody badawcze
  • mikroskopia przyżyciowa z obrazowaniem aktywności komórek w czasie rzeczywistym
  • barwienia immunohistochemiczne: metody immunoenzymatyczne, immunofluorescencja
  • biologia molekularna: badanie ekspresji genów, wyciszanie ekspresji genów, nadekspresja genów
  • testy ELISA, multiplex ELISA, multiplexowe macierze białkowe do przesiewowego badania ekspresji białek, Western blot
  • cytometria przepływowa: fenotyp komórek, apoptoza, cykl komórkowy
  • testy czynnościowe: różnicowanie komórek, proliferacja, migracja, adhezja, angiogeneza, aktywność białek oporności wielolekowej
  • hodowle komórkowe, unieśmiertelnianie komórek pierwotnych, izolacja pęcherzyków zewnątrzkomórkowych, tworzenie organoidów
Kluczowa aparatura badawcza
  • Odwrócony automatyczny mikroskop fluorescencyjny Axio Observer 7 (Zeiss), z funkcją obrazowania i modułem do hodowli komórkowych, umożliwiający przyżyciowe monitorowanie aktywności komórek oraz analizę struktur i procesów wewnątrzkomórkowych.
  • Mikroskop badawczy do analizy i rejestracji obrazów mikroskopowych – Axio Imager Z2 (Zeiss).
Najważniejsze projekty badawcze (ostatnie 10 lat)
  1. Powlekanie bogatej w elastynę bioprotezy zastawki aortalnej Fetuiną A w celu zapobiegania kalcyfikacji – VENUS. NCN/grant międzynarodowy VENUS, konkurs M-ERA.NET Call 2021, nr UMO-2021/03/Y/ST5/00219, okres realizacji: 2022 – 2025 r. Kierownik projektu w IITD: dr inż. Honorata Kraśkiewicz
  2. Zwiększenie potencjału regeneracyjnego tkanki chrzęstnej za pomocą stymulowanych FGF-2 i TGF-ß3 mezenchymalnych komórek macierzystych (MSC) pochodzących ze szpiku kostnego owiec. ExCELLent Grant Polskiego Banku Komórek Macierzystych S.A., okres realizacji: 2022 –2023 r. Kierownik grantu: dr inż. Sandra Stamnitz
  3. Czy zimna plazma atmosferyczna modyfikuje zawartość mikropęcherzyków nowotworowych i hamuje ich właściwości angiogenne? NCN, MINIATURA 4, nr DEC-2020/04/X/NZ5/01104, okres realizacji: 2020–2021. Kierownik projektu: dr inż. Aleksandra Bielawska-Pohl
  4. Baza Informacji Naukowych Wspierających Innowacyjne Terapie – BINWIT. Program Operacyjny Polska Cyfrowa. II E-administracja i otwarty rząd. 2.3 Cyfrowa dostępność i użyteczność informacji sektora publicznego. 2.3.1 Cyfrowe udostępnienie informacji sektora publicznego ze źródeł administracyjnych i zasobów nauki, nr POPC.02.03.01-00-0053/18, okres realizacji: 2018-2021.  Kierownik Zespołu Spejalistycznego d/s MSC – prof. dr hab. Aleksandra Klimczak.
  5. atMSC secreted factors in the hydrogel system as a potential treatment for chronic wounds. FNP, POWROTY, nr POIR.04.04.00-00-3024/17-00, okres realizacji: 2017-2019. Kierownik projektu: dr inż. Honorata Kraśkiewicz.
  6. Epineural Jacket (Epi-J ) for Enhancement of Nerve and Tissue Regeneration –  Zadanie 5.3 Grant POIG.01.01.02-02-003/08 pt. „Biotechnologie i zaawansowane technologie medyczne”, współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, Oś priorytetowa 1 „Badania i rozwój nowoczesnych technologii”, Działanie 1.1 „Wsparcie badań naukowych dla budowy gospodarki opartej na wiedzy”, Poddziałanie: 1.1.2 Strategiczne programy badań naukowych i prac rozwojowych; okres realizacji 2013–2015. Badania sfinansowane zostały ze środków Wrocławskiego Centrum Badań EIT+. Lider merytoryczny Zadania 5.3: prof. dr hab. Aleksandra Klimczak.
  7. Rola IL-10 w aktywacji mechanizmów supresji wykorzystywanych przez mieloidalne komórki supresorowe – czy eliminacja IL-10 ze środowiska nowotworowego przyczyni się do zwiększenia skuteczności immunoterapii? NCN, PRELUDIUM, nr 2014/15/N/NZ4/04817, okres realizacji: 2015-2019. Kierownik projektu: mgr inż. Natalia Anger.
  8. Określenie profilu cytokin wytwarzanych przez komórki prekursorowe śródbłonka w procesie ich różnicowania. NCN, PRELUDIUM, nr 2012/05/N/NZ3/02022, okres realizacji: 2013-2017. Kierownik projektu: mgr Aneta Kantor.
  9. Badanie czynników o potencjale regeneracyjnym, produkowanych przez macierzyste komórki mezenchymalne izolowane z tkanki tłuszczowej. NCN, OPUS, nr 2012/07/B/NZ4/01820, okres realizacji: 2013-2018. Kierownik projektu: dr Maria Paprocka.
  10. Przeszczepianie komórek macierzystych mięśni poprzecznie prążkowanych z równoczesnym wszczepieniem komórek mezenchymalnych u dzieci z genetyczną mutacją genu dystrofiny Xp21. NCN nr N N407 121940, okres realizacji: 2011-2016. Kierownik projektu: prof. dr hab. Aleksandra Klimczak.
  11. Rola białek oporności wielolekowej w procesie różnicowania prekursorowych komórek śródbłonka (EPC). NCN, OPUS, nr 2011/01/B/NZ3/04789; okres realizacji: 2011-2015. Kierownik projektu: dr Agnieszka Krawczenko.

Projekty finansowane z dotacji projakościowej KNOW 2014-2018; Obszar 1 – Aktywność naukowo-dydaktyczna, Poddziałanie 4 – Wsparcie działalności naukowej w zakresie realizacji nowych projektów badawczych w ramach rozwoju kadry naukowej:

  1. Komórki macierzyste rezydujące w tkankach – lokalizacja, izolacja oraz charakterystyka biologiczna. KNOW 519-1-4-1-347, okres realizacji: 10.2015-30.09.2016 Kierownik projektu: prof. dr hab. Aleksandra Klimczak.
  2. Określenie wpływu mikropęcherzyków wydzielanych przez komórki nowotworowe na narządowo-swoiste komórki śródbłonka w kontekście tworzenia ognisk przerzutowania. KNOW 519-1-4-4-4, okres realizacji: 2017-2018. Kierownik projektu: dr inż. Aleksandra Bielawska-Pohl.
  3. Optymalizacja metody przygotowania mikropęcherzyków pochodzących z nadsączy z ludzkich komórek progenitorowych do wykorzystania w terapii trudno gojących się ran. KNOW 519-1-4-4-68, okres realizacji: 2017-2018. Kierownik projektu: dr Agnieszka Krawczenko.
  4. Zastosowanie zimnej plazmy atmosferycznej w procesie gojenia ran na modelach in vitro oraz in vivo. KNOW 674/2017/KNOW, okres realizacji: 2017-2018. Projekt realizowany w ramach porozumienia pomiędzy Politechniką Wrocławską, Wydział Chemiczny, Instytutem Immunologii i Terapii Doświadczalnej im. L. Hirszfelda i Uniwersytetem Przyrodniczym we Wrocławiu (lider projektu: Politechnika Wrocławska, Zakład Chemii Analitycznej i Metalurgii Chemicznej). Kierownik projektu: prof. Paweł Pohl. Wykonawcy zadania w IITD: prof. dr hab. Aleksandra Klimczak, dr inż. Aleksandra Bielawska-Pohl.
Wybrane publikacje
  • Sandra Stamnitz, Agnieszka Krawczenko, Urszula Szałaj, Żaneta Górecka, Agnieszka Antończyk, Zdzisław Kiełbowicz, Wojciech Święszkowski, Witold Łojkowski, Aleksandra Klimczak. Osteogenic Potential of Sheep Mesenchymal Stem Cells Preconditioned with BMP-2 and FGF-2 and Seeded on the n-HAP-coated PCL/HAP/β-TCP Scaffold. Cells 2022, 11(21):3446. (http://doi: 10.3390/cells11213446; https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36359842/)
  • Agnieszka Krawczenko, Aleksandra Klimczak. Adipose Tissue-Derived Mesenchymal Stem/Stromal Cells and Their Contribution to Angiogenic Processes in Tissue Regeneration. Int J Mol Sci. 2022 Feb 22;23(5):2425. (http://doi:10.3390/ijms23052425; https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35269568/)
  • Honorata Kraskiewicz, Piotr Hinc, Agnieszka Krawczenko, Aleksandra Bielawska-Pohl, Maria Paprocka, Danuta Witkowska, Isma Liza Mohd Isa, Abhay Pandit, Aleksandra Klimczak. HATMSC secreted factors in the hydrogel as a potential treatment for chronic wounds – in vitro study. Int J Mol Sci, 2021 12;22(22):12241 (http://doi: 10.3390/ijms222212241/; https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34830121/)
  • Sandra Stamnitz, Aleksandra Klimczak: Mesenchymal Stem Cells, Bioactive Factors, and Scaffolds in Bone Repair: From Research Perspectives to Clinical Practice. Cells 2021 Jul 29;10(8):1925 (http://doi: 10.3390/cells10081925; https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34440694/)
  • Agnieszka Szyposzynska, Aleksandra Bielawska-Pohl, Agnieszka Krawczenko, Olga Doszyn, Maria Paprocka, Aleksandra Klimczak. Suppression of Ovarian Cancer Cell Growth by AT-MSC Microvesicles. Int J Mol Sci, 2020 Nov 30;21(23):9143 (http://doi: 10.3390/ijms21239143; https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33266317/)
  • Klimczak A.: Perspectives on mesenchymal stem/progenitor cells and their derivates as potential therapies for lung damage caused by COVID-19. World J Stem Cells. 2020, 12(9): 1013-1022 (http://doi.org/10.4252/wjsc.v12.i9.1013; https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33033561/)
  • Krawczenko A., Bielawska-Pohl A., Paprocka M., Kraskiewicz H., Szyposzynska A., Wojdat E., Klimczak A.: Microvesicles from Human Immortalized Cell Lines of Endothelial Progenitor Cells and Mesenchymal Stem/Stromal Cells of Adipose Tissue Origin as Carriers of Bioactive Factors Facilitating Angiogenesis. Stem Cells Int, 2020, 2020: 1289380 (http://doi.org/10.1155/2020/1289380; https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32612661/)
  • Klimczak A., Zimna A., Malcher A., Kozlowska U., Futoma K., Czarnota J., Kemnitz P., Bryl A., Kurpisz M.: Co-Transplantation of Bone Marrow-MSCs and Myogenic Stem/Progenitor Cells from Adult Donors Improves Muscle Function of Patients with Duchenne Muscular Dystrophy. Cells, 2020, 9(5): 1119 (http://doi.org/10.3390/cells9051119; https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32365922/)
  • Kraskiewicz H., Paprocka M., Bielawska-Pohl A., Krawczenko A., Panek K., Kaczyńska J., Szyposzyńska A., Psurski M., Kuropka P., Klimczak A.: Can supernatant from immortalized adipose tissue MSC replace cell therapy? An in vitro study in chronic wounds model. Stem Cell Res Ther, 2020, 11(1): 29 (http://doi.org/10.1186/s13287-020-1558-5; https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31964417/)
  • Kozlowska U., Krawczenko A., Futoma K., Jurek T., Rorat M., Patrzalek D., Klimczak A.: Similarities and differences between mesenchymal stem/progenitor cells derived from various human tissues. World J Stem Cells, 2019, 11(6): 347-374 (http://doi.org/10.4252/wjsc.v11.i6.347; https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31293717/)
  • Klimczak A., Kozlowska U., Kurpisz M.: Muscle Stem/Progenitor Cells and Mesenchymal Stem Cells of Bone Marrow Origin for Skeletal Muscle Regeneration in Muscular Dystrophies. Arch Immunol Ther Exp (Warsz), 2018, 66(5): 341-354 (http://doi.org/10.1007/s00005-018-0509-7; https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29536116/)
  • Krawczenko A., Bielawska-Pohl A., Wojtowicz K., Jura R., Paprocka M., Wojdat E., Kozłowska U., Klimczak A., Grillon C., Kieda C., Duś D.: Expression and activity of multidrug resistance proteins in mature endothelial cells and their precursors: A challenging correlation. PLoS One, 2017, 12(2): e0172371 (http://doi.org/10.1371/journal.pone.0172371; https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28212450/)
  • Klimczak A., Kozlowska U.: Mesenchymal Stromal Cells and Tissue-Specific Progenitor Cells: Their Role in Tissue Homeostasis. Stem Cells Int, 2016, 2016:4285215 (http://doi.org/10.1155/2016/4285215; https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26823669/)