Trimetyloaminowe pochodne poli-cis i poli-trans liniowych oligomerów izoprenowych,
sposób ich wytwarzania oraz ich zastosowanie

Przedmiot wynalazku obejmuje syntezę i zastosowanie kationowych pochodnych poliprenoli (semisyntetyczne pochodne naturalnie występujących roślinnych poliizoprenoidowych alkoholi izolowanych z trocin brzozowych – Betula verrucosa, liści tytoniu – Nicotiana tabacum oraz liści magnolii – Magnolia sp.) do lipofekcji.
Lipofekcja jest powszechnie stosowaną metodą wprowadzania nośników informacji genetycznej do komórek za pomocą lipidów kationowych w połączeniu z lipidami pomocniczymi, które pełnią ważną rolę w kilku etapach tego procesu. Lipidy stosowane jako nośniki DNA posiadają wiele zalet i mogą być również stosowane do transportu m.in. leków.
Poliprenole są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie; występują zarówno u bakterii, jak i w komórkach roślinnych i zwierzęcych, także ludzkich i pełnią różnorodne funkcje biologiczne. Pomysł zastosowania ich kationowych pochodnych do lipofekcji opiera się na informacjach o wpływie poliprenoli na sztuczne błony lipidowe oraz ważnej roli jaką spełniają one w naturalnych błonach w komórce.
Wykazano, że jodek heptaprenylotrimetyloamoniowy jest skutecznym komponentem mieszaniny lipofekcyjnej i nie wykazuje wpływu cytotoksycznego na komórki, co pozwoliło na złożenie zgłoszenia patentowego obejmującego otrzymywanie oraz zastosowanie kationowych pochodnych poliizoprenoidów.
Wyniki związane z wynalazkiem zostały częściowo opublikowane ((Madeja Z, Rak M, Wybieralska E, Różański I, Masnyk M, Chmielewski M, Łysek R, Chojnacki T, Jankowski W, Ciepichal E, Swiezewska E, Tekle M, Dallner G. New cationic polyprenyl derivative proposed as a lipofecting agent. Acta Biochim Pol. 54: 873-876, 2007). Uzyskano również finansowanie dalszych badań nad rozwojem proponowanej technologii w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, 2007-2013, Priorytet 1 „Badania i rozwój nowoczesnych technologii”. Otrzymano środki na realizację dużego projektu rozwojowego „Zastosowanie pochodnych poliizoprenoidów jako nośników leków i regulatorów metabolizmu”, którego koordynatorem jest Pani prof. Ewa Świeżewska z IBB PAN w Warszawie. (Realizatorzy: Instytut Biochemii i Biofizyki PAN, Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego, Instytut Chemii Organicznej PAN, Instytut Medycyny Klinicznej i Doświadczalnej PAN, Centrum Onkologii, firma Temapharm). Przedmiot patentu i projektu obejmuje opracowanie innowacyjnych rozwiązań opartych na wykorzystaniu nowego typu nośników lipidowych (o zmodyfikowanych składzie - zawierających pochodne poliizoprenoidów), ułatwiających przenikanie substancji aktywnych farmakologicznie (leków i nośników informacji genetycznej) do komórek organizmu. Rozwiązania te znajdują zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym przy doskonaleniu metod terapeutycznych, pomocnych w leczeniu i profilaktyce wielu chorób, jak również w przemyśle kosmetycznym i pokrewnych. Stanowić one będą również nowoczesne narzędzia badawcze o szerokim zastosowaniu w laboratoriach naukowych. W projekcie planowane jest przygotowanie dalszych zgłoszeń patentowych oraz starania o zaimplementowanie wyników do gospodarki.
Badania prowadzone nad wynalazkiem zostały docenione na terenie Województwa Małopolskiego przez przyznanie mi stypendium projektu „Doctus – Małopolski fundusz stypendialny dla doktorantów” (Program Operacyjny Kapitał Ludzki, Priorytet VIII Kadry Gospodarki Działanie 8.2 Transfer wiedzy) i wyróżnienia „za wybitne osiągnięcia naukowe sprzyjające rozwojowi Województwa Małopolskiego" (Załącznik – certyfikat stypendium Doctus). Ich wyniki zaprezentowałam w postaci osiemnastu doniesień konferencyjnych, w tym czterech wystąpień ustnych, z których wystąpienie „Kationowe pochodne roślinnych poliizoprenoidów jako nośniki DNA” wygłoszone na V Kopernikańskim Seminarium Doktoranckim w Toruniu (16-18 czerwca 2011) zostało nagrodzone za zajęcie I miejsca w konkursie na najlepszy komunikat naukowy w Sekcji Nauk Biologicznych i Przyrodniczych (Załącznik – I nagroda – Toruń).
Ze względu na charakter prowadzonych badań i zakończone sukcesem starania o uzyskanie patentu, uczestniczę w licznych szkoleniach w tym zakresie, aby móc skutecznie chronić i rozwijać, a także prezentować i promować proponowaną technologię:
- „Zakładanie innowacyjnej działalności gospodarczej” Małopolska Agencja Rozwoju Regionalnego (29 października 2011, Kraków)
- „Marketing innowacji” - Małopolska Agencja Rozwoju Regionalnego (24 października 2011, Kraków)
- „Sztuka prezentacji” Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Jagiellońskiego (6 grudnia 2010, Kraków)
- „Materiały poligraficzne” CITTRU UJ (30 listopada 2010, Kraków)
- „Publiczna prezentacja nauki – praktyczne wskazówki” CITTRU UJ (6 lipca 2010)
- „Strategie promocji nauki” - CITTRU UJ (8 czerwca 2010, Kraków)
- „Jak korzystać z baz patentowych?” - CITTRU UJ (13 maja 2010, Kraków)
- „Komercjalizacja, marketing innowacji technologicznych, ochrona własności intelektualnej” - CITTRU UJ (17-19 marca 2010, Kraków) (Załącznik – certyfikaty – szkolenia).
Uczestniczę również w promocji nauki biorąc udział w Festiwalach Nauki w Krakowie w ramach prezentacji Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ (14 maja 2011, 15 maja 2010) oraz prezentacji Zakładu Biologii Komórki WBBiB UJ w trakcie Dnia Otwartego Uniwersytetu Jagiellońskiego (1 czerwca 2012).
Innowacyjne rozwiązania zaproponowane w patencie „Trimetyloaminowe pochodne poli-cis i poli-trans liniowych oligomerów izoprenowych, sposób ich wytwarzania oraz ich zastosowanie” znajdują potencjalne zastosowanie w wielu dyscyplinach naukowych, takich jak biologia, biotechnologia, nauki farmaceutyczne oraz medyczne. Mogą być one zarówno praktycznie wykorzystane w firmach farmaceutycznych, kosmetycznych, biotechnologicznych, przez producentów odczynników chemicznych, jak i w laboratoriach naukowych do prowadzenia badań podstawowych i stosowanych. Jest to niewątpliwie wybitne osiągnięcie polskiego zespołu naukowców zasługujące na międzynarodową promocję, co potwierdzają załączone listy rekomendacyjne (Załączniki: list rekomendacyjny – prof. Świeżewska, list rekomendacyjny – prof. Madeja.

Wprowadzanie makrocząsteczek do komórek jest szeroko stosowaną metodą badawczą, która znajduje również zastosowanie w terapii wielu chorób genetycznych i nabytych. Szczególnie duże zainteresowanie budzi wprowadzanie leków, a także DNA do komórek eukariotycznych. Transfer genów jest wykorzystywany w badaniach naukowych, do produkcji transgenicznych roślin i zwierząt, a także w terapii genowej. Ze względu na liczne zastosowania nieustannie prowadzone są badania mające na celu optymalizację metod i wybór odpowiednich strategii przy czym szczególne zainteresowanie budzą lipidy kationowe posiadające wiele zalet. Nie wywołują odpowiedzi immunologicznej, ich toksyczne działanie jest niewielkie, mogą przenosić duże cząsteczki DNA, są proste w użyciu i mogą być produkowane w dużych ilościach. Wyjątkowo cenna jest możliwość ich zastosowania m.in. w doskonaleniu metod terapii chorób dziedzicznych takich jak mukowiscydoza, hemofilie, ciężkie złożone niedobory odporności (SCID/ADA, SCID/X1) oraz nabytych - chorób nowotworowych, neurodegeneracyjnych, chorób układu krążenia i innych.
Pierwszą pracę opisującą skuteczną metodę transfekcji opartą na syntetycznym lipidzie kationowym opublikował Felgner ze współpracownikami w 1987 roku wprowadzając termin „lipofekcja”. Od tego przełomowego wydarzenia zsyntezowano wiele typów lipidów kationowych i zbadano ich przydatność do transfekcji. Wciąż jednak poszukiwane są nowe rozwiązania.
Jednym z nich jest pomyślne zastosowanie przez nasz zespół po raz pierwszy do tego celu pochodnych poliizoprenoidów zsyntezowanych z naturalnie występujących roślinnych izoprenoidowych alkoholi, co stanowi podejście innowacyjne w skali kraju i świata oraz daje ogromne możliwości opracowywania innowacyjnych preparatów, metod i procedur znajdujących liczne praktyczne zastosowania.
Opracowano innowacyjne rozwiązania dla przemysłu farmaceutycznego, biotechnologicznego, kosmetycznego i producentów odczynników chemicznych, które stanowić będą również nowoczesne narzędzia badawcze o szerokim zastosowaniu w laboratoriach naukowych w wielu dyscyplinach, takich jak biologia, biotechnologia, biochemia oraz nauki medyczne do prowadzenia badań podstawowych i rozwojowych. Nowe nośniki ułatwiające przenikanie substancji aktywnych farmakologicznie (leków, nośników informacji genetycznej) do organizmu/tkanki znajdują potencjalne zastosowanie przy doskonaleniu metod terapii wielu chorób dziedzicznych i nabytych. Mogą się one przyczynić do poprawy jakości i obniżenia kosztów terapii, zarówno klasycznych farmakologicznych, jak i genowych. Badane nośniki mogą być także wykorzystane w kosmetologii do efektywnego wiązania i wprowadzania substancji aktywnych, jako składnik nowych kosmetyków.

Półsyntetyczne kationowe pochodne poliprenoli, transfekcja, lipofekcja

Ze względu na bardzo liczne zastosowania proponowanego wynalazku zarówno jako narzędzia badawczego o szerokim zastosowaniu w laboratoriach naukowych, jak i praktycznego zastosowania w firmach farmaceutycznych, biotechnologicznych, kosmetycznych i pokrewnych, jego zastosowanie powinno przyczynić się do zwiększenia potencjału badawczo-rozwojowego i konkurencyjności gospodarki. Już obecnie istnieje zapotrzebowanie na metody i preparaty tego rodzaju, a ciągły rozwój wymienionych dziedzin pozwala przypuszczać, że będzie ono wzrastać. Dodatkowym atutem jest rozwój przedstawionych nowoczesnych technologii w ścisłej współpracy wiodących ośrodków zajmujących się otrzymywaniem i badaniem poliizoprenoidów, a więc efektywna współpraca międzyregionalna.
Potencjalne zastosowanie proponowanego rozwiązania przy doskonaleniu metod terapii wielu chorób dziedzicznych (m.in. mukowiscydoza, hemofilie) i nabytych (choroby nowotworowe, neurodegeneracyjne, układu krążenia) może przyczynić się do poprawy jakości i obniżenia kosztów terapii, zarówno klasycznych farmakologicznych, jak i genowych. Badane nośniki mogą być także wykorzystane w kosmetologii do efektywnego wiązania i wprowadzania substancji aktywnych, jako składnik do opracowania nowych kosmetyków.
Transfer genów jest wykorzystywany w zakresie wielu dziedzin nauki np. do produkcji transgenicznych roślin i zwierząt i jako nowoczesne narzędzie badawcze do prowadzenia badań naukowych podstawowych i stosowanych. Potrzebę poszukiwania nowych i udoskonalania istniejących preparatów lipofekcyjnych do tego celu potwierdza stale rozwijający się i prężnie działający rynek lipofektantów. Wdrożenie rozwiązań proponowanych na podstawie wyników prowadzonych badań może posłużyć do produkcji odczynników chemicznych dla laboratoriów o profilu inżynieria genetyczna i biologia molekularna oraz branż pokrewnych.
Opracowanie nowych preparatów opartych na proponowanym rozwiązaniu unowocześni polską myśl techniczną, zwiększy rolę nauki w gospodarce, spowoduje podniesienie znaczenia polskiej nauki, wzmocni konkurencyjność produkowanych w Polsce farmaceutyków i biochemikaliów.

- Twórca jest zainteresowany nawiązaniem współpracy w celu dalszych badań nad wynalazkiem
- Twórca jest zainteresowany wdrożeniem wynalazku
- Twórca wyraża zgodę na udział w Spotkaniu Brokerskim