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)

FENG.02.04-IP.04-0010/24-00
POL-OPENSCREEN – Polska Platforma Infrastruktury Skriningowej dla Chemii Biologicznej
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach 2 priorytetu działania 2.4 Badawcza Infrastruktura Nowoczesnej Gospodarki program Fundusze Europejskie da Nowoczesnej Gospodarki
POL-OPENSCREEN 2.0 – Utrzymanie, Rozwój i Udostępnianie Polskiej Platformy Infrastruktury Skriningowej dla Chemii Biologicznej w Kontekście Uczestnictwa w Konsorcjum na Rzecz Infrastruktury Badawczej EU-OPENSCREEN ERIC - Dofinansowanie z programu Ministra Nauki „Wsparcie udziału polskich zespołów naukowych w międzynarodowych projektach infrastruktury badawczej.
“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