Centrum Biologii Chemicznej ERIC

dr hab. Jacek Kolanowski
Kierownik

jacek.kolanowski@ibch.poznan.pl
tel. wew. 1165

Działalność badawcza

Centrum Biologii Chemicznej ERIC to platforma akademicka z zaawansowaną infrastrukturą badawczą, która pomaga użytkownikom ze środowisk akademickich i przemysłowych identyfikować nowe narzędzia molekularne i związki bioaktywne oraz mechanizmy ich działania do badań i/lub jako punkt wyjścia do rozwoju produktów (np. leków, nutraceutyków, agrochemikaliów i tym podobnych). Centrum składa się z Pracowni Testów i Obrazowania Molekularnego oraz Pracowni Chemii Medycznej. Centrum jest też certyfikowanym partnerem European Research Infrastructure Consortium ERIC.

Słowa kluczowe

Chemia medyczna
Optymalizacja cząsteczek „hit to lead”
Synteza chemiczna
Biosynteza, biokataliza, semi-synteza
Izolacja i identyfikacja produktów
Produkty naturalne
Chemioinformatyka
Mikroskopia ultrawysokorozdzielcza, MINFLUX, FLIM, STED
Obrazowanie pojedynczych cząsteczek
Wysokoprzepustowe Badania Przesiewowe
Opracowywanie i rozwój testów molekularnych
Cell Painting
Analiza obrazu
Analiza danych

Działalność badawcza

Centrum Biologii Chemicznej ERIC oferuje dostęp do infrastruktury i ekspertyzy w zakresie wysokoprzepustowych badań przesiewowych, mikroskopii wysokoprzepustowej i ultra-super-rozdzielczej oraz chemii medycznej. Jest m.in. częścią POL-OPENSCREEN – Polskiej Platformy Infrastruktury Skriningowej dla Biologii Chemicznej oraz międzynarodowego konsorcjum EU-OPENSCREEN-ERIC, które współpracuje z użytkownikami na całym świecie w celu identyfikacji biologicznie aktywnych cząsteczek i identyfikacji mechanizmów ich działania. Centrum realizuje swoje prace badawcze i badawczo-rozwojowe w trzech obszarach:
Platforma skriningowa - oferuje dostęp do ekspertyzy i infrastruktury w zakresie opracowywania testów molekularnych oraz wykonywania wysokoprzepustowych badań przesiewowych. Dzięki miniaturyzacji, automatyzacji i zaawansowanej ekspertyzie naukowo-badawczej, laboratorium może testować aktywność biologiczną setek tysięcy związków chemicznych (np. w ramach biblioteki EU-OPENSCREEN czy też dowolnej biblioteki użytkownika). Oferuje wsparcie merytoryczne w planowaniu oraz przeprowadzaniu badań przesiewowych, opartych na technikach biochemicznych i komórkowych. Platforma skriningowa posiada również sprzęt do wysokoprzepustowego obrazowania (w tym obrazowania wieloparametrycznego, np. techniką cell painting) i oferuje pomoc przy analizie danych obrazowych.
Platforma obrazowania molekularnego - jest częścią projektu NEBI - Narodowe Centrum Badań Obrazowych w Naukach Biologicznych i Biomedycznych. Platformę stanowi przede wszystkim jeden z zaledwie kilku dostępnych na świecie systemów mikroskopii ultra-super-rozdzielczej – MINFLUX znajdujący się w ICHB PAN. Technologia ta pozwala na obrazowanie fluorescencyjne z rozdzielczością poniżej 2 nm. Nasz system MINFLUX łączy w sobie najwyższej jakości technologie obrazowania w super-rozdzielczości tj. STED i Minflux wraz z innymi zaawansowanymi technologiami mikroskopowymi (m.in./ FLIM czy FCS). Platforma oferuje dostęp do ekspertyzy w zakresie wykonywania eksperymentów z wykorzystaniem powyższych technik mikroskopowych, analizy obrazu jak i pomoc merytoryczną w planowaniu i realizacji projektów.
Platforma chemii medycznej - oferuje dostęp do ekspertyzy i infrastruktury do badań z zakresu chemii medycznej, w tym do optymalizacji związków bioaktywnych, tzw. „hit to lead”, za pomocą projektowania chemioinformatycznego oraz syntezy chemicznej, semi-syntezy, biokatalizy i biosyntezy dedykowanych bibliotek związków, które są szczególnie trudne do zsyntezowania za pomocą klasycznych metod. Ponadto, platforma oferuje pomoc w dobieraniu już istniejących bibliotek związków do testów bioaktywności oraz zautomatyzowaną izolację, oczyszczanie i charakterystykę związków pochodzących z materiału biologicznego lub reakcji enzymatycznych. Laboratorium specjalizuje się w biosyntezie analogów produktów naturalnych.

Oferta:

testy molekularne i skrining HTS
mikroskopia ultra-super-rozdzielcza (Minflux/STED)
chemia medyczna
konsultacja naukowa, w tym m.in.

analizy i opracowania literaturowe,
wsparcie merytoryczne w przygotowaniu projektów
planowanie kampanii B+R,
projektowanie eksperymentów

Oferta – testy molekularne i skrining HTS

Dostępne technologie:
Typy testów

Testy biochemiczne oparte o:

○

absorbancję (Abs) (np. aktywność ATPazowa)
○

fluorescencję (FL) i pochodne (np. aktywność redoks / ROS
○

bioluminoscencję (BL) (np. aktywność metaboliczna

Testy komórkowe (z wykorzystaniem Abs/ FL / BL lub obrazowania)

○

oparte na celu biologicznym (np. reporter assay z lucyferazami Fluc, Rluc czy NanoLuc
○

fenotypowe (np. cytotoksyczność)
○

obrazowe testy wieloparamerystyczne (np. cell painting)

European Chemical Biology Library (EU-OPENSCREEN - 100k i 5k związków
Krajowa Biblioteka Związków Chemicznych (KBCh)
komercyjne biblioteki związków bioaktywnych (np. LOPAC 1280 związków, PRESTWICK 1520 związków)
dowolne biblioteki dostarczone przez użytkowników

Rodzaje prac B+R

Testy biochemiczne oparte o:

○

rozwój testów (w tym testy multiparametryczne)
○

miniaturyzacja i optymalizacja
○

automatyzacja

Skrining wysokoprzepustowy

○

transfer i automatyzacja testów
○

skrining podstawowy
○

walidacja trafień

Analiza i wybór optymalnych hitów

analiza dostępnych baz danych
analiza danych literaturowych
klasteryzacja hitów w celu dalszej optymalizacji (kontynuacja: chemia medyczna)

Rozwój i/lub walidacja technologii skriningowych
Walidacja zaawansowanej aparatury badawczej

Oferta - mikroskopia ultra-super-rozdzielcza(Minflux/STED):

Dostępne technologie:

Mikroskopia konfokalna STED (ang. Stimulation Depletion Microscopy) – obrazowanie 2D i 3D, wielokolorowe
Mikroskopia MINFLUX (ang. Minimal Photon Flux) – obrazowanie 2D i 3D, wielokolorowe, śledzenie torowe (tracking)
Mikroskopia FLIM (mikroskopia obrazowa czasu relaksacji fluorescencyjnej – ang. Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy)
Mikroskopia FCS (fluorescencyjna mikroskopia korelacyjna – ang. Fluorescence Correlation Spectroscopy)

Rodzaje prac B+R

Projektowanie eksperymentu
Przygotowanie (asysta w przygotowaniu) próbek
Przeprowadzanie eksperymentów obrazowych
Analiza danych obrazowych

Oferta - chemia medyczna

Optymalizacja związków typu "Hit to lead"

Dobór bibliotek związków chemicznych do testów bioaktywności i analizy typu struktura-funkcja (ang. SAR - structure-activity relationship) niezależnie lub na podstawie wyników skriningu

Projektowanie i optymalizacja struktury i syntezy cząsteczek bioaktywnych:

○

analiza chemioinformatyczna

○
○

synteza chemiczna

Automatyzacja procesu

Bio-produkcja

Biosynteza, biokataliza, semi-synteza dla związków trudnych do otrzymania klasycznymi metodami
Zautomatyzowane oczyszczanie, izolacja i identyfikacja związków chemicznych – z materiału biologicznego lub reakcji enzymatycznych

Wyposażenie

Detekcja i analiza, m.in.:

Mikroskop ultra-super-rozdzielczy MINFLUX/STED (Abberior)
Wysokoprzepustowy mikroskop konfokalny Opera Phenix (Perkin Elmer)
Czytniki płytek CLARIOstar Plus (BMGLabtech) i Cytation (Biotek)
Układ LCMS-8040 Shimadzu

Automatyzacja procesów, m.in.:

Dozownik akustyczny Echo (Labcyte)
Dozownik płynów Multidrop combi (ThermoFisher)
Myjka do płytek Hydrospeed (Tecan)

Projekty badawcze

Wybrane projekty, dla których zadania sa w trakcie realizacji w Centrum (Selected projects with tasks currently carried out in the Centre)

“Screening of the OPENSCREEN Diversity and Bioactives chemical library to select redox active compounds in three reactive oxygen species assays”, user: EU-OPENSCREEN central office
“Screening of the OPENSCREEN Diversity and Bioactives chemical library to investigate the interference of test compounds with bioluminescent reporters”, user: EU-OPENSCREEN central office
Development of the staining and imaging methodology to monitor the transfer of the Dicer protein from the cytoplasm to the cell nucleus, and the development of a test enabling the assessment of the cytotoxicity mechanism of the tested compounds for the screening in cell painting - nr projektu: OPUS 2021/41/B/NZ2/03781, użytkownik: Prof. Anna Kurzyńska-Kokorniak
Cell-based high-throughput screening for small-molecule compounds diminishing molecular markers of pathogenesis in myotonic dystrophy type 2 (DM2), dr hab. Marzena Wojciechowska

Wybrane projekty, dla których zrealizowano zadania w Centrum (Selected projects with tasks carried out in the Centre)

„High throughput screening of small molecules binding to influenza and coronavirus vRNA” – nr projektu: xxxxx, użytkownik (ang: user): Prof. Elżbieta Kierzek, Department of RNA Structural Genomics, IBCH PAS
“ECBL-based screening of S-adenosyl-L-homocysteine hydrolase from Pseudomonas aeruginosa – towards a new class of inhibitors targeting the enzyme dynamics”- nr projektu: xxxxx, użytkownik (ang: user): Prof. Krzysztof Brzeziński, Department of Structural Biology of Prokaryotic Organisms, IBCH PAS
“Multigate: dual-analyte responsive fluorescent probes for a real time multi-parametric sensing in cellular models”– nr projektu: HOMING POIR.04.04.00-00-441F/17-00 , użytkownik (ang: user): dr Jacek Kolanowski, Zakład Sond Molekularnych i Proleków, ICHB PAN
”FLIM imaging of erythrocytes to investigate the impact of a potential fluorescent probe sensitive to redox reactions” – nr projektu: xxxx, użytkownik (ang: user): Prof. Marek Sikorski, Faculty of Chemistry, Adam Mickiewicz University

Strategiczne projekty rozwoju infrastruktury (strategic projects for the development of the infrastructure)

Udział Konsorcjum POL-OPENSCREEN we wspólnym międzynarodowym przedsięwzięciu pt. „European Infrastructure of Open Screening Platforms for Chemical Biology European Research Infrastructure Consortium (EU-OPENSCREEN ERIC)” (ang Participation of POL-OPENSCREEN consortium in an international project entitled: European Infrastructure of Open Screening Platforms for Chemical Biology European Research Infrastructure Consortium (EU-OPENSCREEN ERIC)” , 2018 – 2023, nr projektu: finansowanie: Ministerstwo Nauki I Szkolnictwa Wyższego (obecnie: Ministerstwo Edukacji i Nauki)
NEBI nazwa – xxxx, 2021 – 2023, nr projektu, finansowanie: POIR – Mapa Drogowa Infrastruktury Badawczej
“EU-OPENSCREEN-DRIVE: Ensuring long-term sustainability of excellence in chemical biology within Europe and beyond”, 2019 – 2024 nr projektu: xxxxx, finansowanie: Horizon 2020 użytkownik

IBCH logo