2024 CALL FOR PHD STUDENTS IN „RESEARCH ON EPIGENETIC MEMORY MECHANISMS BASED ON THE EXAMPLE OF THE RESPONSE OF HUMAN IMMUNE CELLS TO VITAMIN D”

Name of the scientific unit:

Institute of Animal Reproduction and Food Research of Polish Academy of Sciences in Olsztyn (IAR&FR PAS), Poland

Position:

Ph.D. Student

Position description:

The scholarship holder selected under this competition will participate in research tasks carried out as part of the OPUS NCN project entitled „Research on epigenetic memory mechanisms based on the example of the response of human immune cells to vitamin D” led by prof. Carsten Carlberg. The most relevant duties could be described as:

  • Isolation of human immune cells from blood donors for direct use and cell culture
  • Library preparation of RNA and chromatin samples using methods like RNA-seq, ATAC-seq and ChIPmentation,
  • Analysis and integration of next-generation sequencing data obtained from these assay,

Requirements:

  • Master Degree (MSc) in Biosciences (Biology/ Biochemistry/ Biotechnology);
  • Experience in molecular biology;
  • Experience with analysis of high-throughput ‘omics data;
  • Scientific achievements, including publications in renowned scientific journals;
  • Achievements resulting from:
    • conducting scientific research,
    • scholarships,
    • awards,workshops and scientific training,
    • participation in research projects.
  • Precise pipetting;
  • Proficiency in carrying out methods like:
    • PCR,
    • RNA isolation,
    • cell culture.

Additional skills:

  • High motivation to work in a multidisciplinary team;
  • Excellent communication skills for effective interaction with the multidisciplinary cohort of researchers;
  • Proactive, motivated, showing initiative;
  • Good work organization;
  • Fluency in English in writing and speaking;
  • Good writing and presentation skills;

Recruitment process:

  • Applications will be assessed in accordance with the criteria set out in the regulations for awarding research scholarships in research projects financed by the National Science;
  • Only on-line applications will be considered;
  • Selected candidates will be invited to an on-line interview;
  • Candidates evaluated with the highest score will be invited to an actual interview, which will take place face-to-face or online
  • During the interview, the candidate will be asked to deliver a 10-minute speech. presenting his/her Master thesis and research interests
  • Final results of the recruitment will be published on IAR&FR PAS webpage within 10 days after final decision.
  • Candidates selected in the course of recruitment will be asked to apply to the Interdisciplinary Doctoral School at the Institute of Animal Reproduction and Food Research of the Polish Academy of Sciences in Olsztyn – admission to the doctoral school is a prerequisite for receiving a scholarship.
  • Admissions to the doctoral school will be announced on the doctoral school website.
  • Note: Candidates are entitled to a right of complaint within 14 days from the final results announcement. Complaints (with justification) should be addressed to the Institute’s HR Manager. HR Manager is obliged to respond the complaint within 14 working days. 

Important information:

  • Application deadline: 11 Feb 2024, 23:59 (Eastern European Time);
  • Applications should be sent to: c.carlberg@pan.olsztyn.pl;
  • Location: Olsztyn, Poland;
  • Duration of the scholarship: 48 months;
  • Scholarship amount: 5,000 PLN per month;
  • Date of position opening: 26 Feb 2024;
  • Number of positions: 2.

Application documents:

  • Cover letter describing how they fit the position and their scientific interests and philosophy;
  • CV – degrees and other completed courses, work experience and a list of degree projects/theses;
  • Degree certificates and grades confirming that you meet the general and specific entry requirements;
  • Contact information of 3 referees.
  • Please read the list of required documents;
  • Please include application form;
  • Please include consent to the processing of personal data;

Czytaj więcej

Yet unexplored protein – a new player of innate immunity in turkey semen

One in ten turkeys may be affected by yellow semen syndrome that causes reduced fertilising ability. The molecular mechanisms of how this condition arises are not yet understood. The key might be a certain protein. Researchers at the Institute of Animal Reproduction and Food Research of the Polish Academy of Sciences in Olsztyn are investigating it as part of a project funded by the National Science Centre.

The protein in question is a soluble cysteine-rich scavenger receptor protein found in the semen of turkey.
– In mammals, this protein is a very interesting player in the immune system, among other things, it plays an important role in the recognition of microorganisms. Our hypothesis is that the scavenger receptor present in turkey semen is involved in the protection of semen against bacteria – emphasises the project leader Dr. Mariola Słowińska from the Department of Gamete and Embryo Biology of the IAR&FR PAS.

The researchers are also investigating whether this protein could be linked to the mechanism of yellow semen syndrome. – If the results are positive, knowledge of this could be used by breeders in the future to increase the efficiency of chick production by increasing the fertilisation efficiency of turkeys – the researcher adds.

LEARNING ABOUT A NEW PLAYER…

Little is known about the occurrence and role of the protein in focus (soluble cysteine-rich scavenger receptor) in birds.

– A few years ago, our research group was the first in the world to identify this protein in turkey semen. So far, all we know is that it is very similar to proteins of the scavenger receptor family found in mammals, which have the ability to bind to microorganisms and remove microorganisms or their own cells that have been damaged. They are found on the surface of cells of the immune system, e.g. on the surface of macrophages, which, after recognising bacteria or other microorganisms, absorb them (the process of phagocytosis) – explains the scientist, who studies bird reproduction, particularly in turkeys.

Based on this knowledge, scientists want to now study the aforementioned functions in birds. – First of all, we want to know the structure and biological functions of this protein. We have already succeeded in isolating the protein, i.e. obtaining its pure form. We will use this to analyse the physico-chemical properties and modifications of the protein. On this basis, we will create the first structural model of this protein for birds – explains Mariola Słowińska.

The next step will be to produce specific antibodies against the protein, which will allow the researchers, among other things, to localise the protein under study on cells of the immune system, sperm and in organs of the reproductive system. The researchers will examine whether the protein can be a potential marker, i.e. a factor confirming the presence of a particular disease, in this case, yellow semen syndrome. They also plan to learn more about the microbiome of turkey semen to see if the substrate for the development of yellow semen syndrome is a bacterial condition.

As the researcher points out, the project focuses, therefore, not only on learning more about the protein itself, but also provides a broader view on the reproductive and immune systems in birds.

… IN ORDER TO RAPIDLY DIAGNOSE THE DISEASE

Yellow semen syndrome in turkeys leads to disorders in the fertilising capacity of the semen. – Yellow semen contains more abnormal and immature spermatozoa and, in addition, their motility is impaired. On top of this, there is an increased activity of antioxidant enzymes, which indicates imbalance in the oxidative stress (the process in which free radicals attack body cells and cause damage to them) – explains Mariola Słowińska.

The only symptom of yellow semen syndrome in turkeys that is visible at a first glance is the slightly yellowish colour of the semen. However, as the scientist explains, in poultry production semen is collected from many males simultaneously, mixed, and only then is the artificial insemination (an assisted reproduction technique) carried out. – If there is some yellow semen in this pool, the sample will have a reduced fertilisation efficiency – clarifies Mariola Słowińska.

According to the scientific literature, approximately 10 percent of turkeys are affected by yellow semen syndrome.

– With our basic research, we want to deepen our knowledge of the immunology of bird semen, especially in the context of understanding the structure of the soluble cysteine-rich scavenger receptor and its role in the mechanism of yellow semen syndrome. We would also like to detect potential markers of this condition, which would allow rapid diagnosis of sick birds – concludes Mariola Słowińska.

—

The project entitled “Soluble scavenger receptor cysteine-rich domain-containing protein – SSc5D, a new player of innate immunity in turkey (Meleagris gallopavo) semen involved in yellow semen syndrome” is financed by the National Science Centre (NCN). The research is being conducted within a consortium formed by the Institute of Animal Reproduction and Food Research of the Polish Academy of Sciences in Olsztyn and the University of Agriculture in Kraków.

The research team includes: the staff of the Institute of Animal Reproduction and Food Research of the Polish Academy of Sciences in Olsztyn: Dr. Mariola Słowińska (Principal Investigator), Dr. Ewa Drzewiecka, Ewa Liszewska, MSc, Dr. Anna Szóstek-Mioduchowska, Halina Karol, Eng., Prof. Andrzej Ciereszko, and the staff of the University of Agriculture in Kraków: Dr. Laura Pardyak (coordinator on behalf of the URK), Dr. Zbigniew Arent, Dr. Artur Gurgul, Dr. Ewa Ocłoń, Dr. Tomasz Szmatoła, Dr. Igor Jasielczuk.

Czytaj więcej

Niezbadane dotąd białko – nowym graczem w odporności nasienia indyka

Co dziesiąty indyk może być obciążony syndromem żółtego nasienia, który powoduje obniżoną zdolność zapładniającą. Molekularne mechanizmy powstania tego schorzenia nie są jeszcze poznane. Kluczem może być pewne białko. Jego poznaniem zajmują się naukowcy z Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie, w ramach projektu z Narodowego Centrum Nauki.

Chodzi o białko o nazwie: rozpuszczalny receptor zmiatacz bogaty w cysteinę, występujące w nasieniu indora.
– U ssaków białko to jest bardzo ciekawym graczem w układzie immunologicznym m.in. pełni ważną rolę przy rozpoznawaniu drobnoustrojów. Nasza hipoteza zakłada, że obecny w nasieniu indora receptor zmiatacz jest zaangażowany w ochronę nasienia przed bakteriami – podkreśla kierownik projektu dr hab. inż. Mariola Słowińska z Zespołu Biologii Gamet i Zarodka IRZiBŻ PAN w Olsztynie.

Naukowcy sprawdzają też, czy to białko może być powiązane z mechanizmem powstania syndromu żółtego nasienia. – Jeśli wyniki będą pozytywne, wiedza na ten temat będzie mogła w przyszłości być wykorzystywana przez hodowców do podniesienia wydajności produkcji piskląt poprzez zwiększenie skuteczności zapładniania indyków – dodaje badaczka.

POZNAĆ NOWEGO GRACZA…

Na temat występowania i roli badanego białka (rozpuszczalnego receptora zmiatacza bogatego w cysteinę) u ptaków – niewiele wiadomo.

– Przed kilku laty nasza grupa badawcza, jako pierwsza w świecie, zidentyfikowała to białko w nasieniu indora. Na razie wiemy tylko, że jest ono bardzo podobne do białek rodziny receptorów zmiataczy występujących u ssaków, mających zdolność wiązania się z drobnoustrojami oraz do usuwania drobnoustrojów lub własnych komórek, które zostały uszkodzone. Występują na powierzchni komórek układu immunologicznego np. na powierzchni makrofagów, które po rozpoznaniu bakterii czy innych drobnoustrojów pochłaniają je (proces fagocytozy). – tłumaczy naukowczyni, zajmująca się badaniami nad rozrodem ptaków, szczególnie indorów.

Bazując na tej wiedzy, naukowcy chcą teraz zbadać wspomniane funkcje u ptaków. – Przede wszystkim chcemy poznać strukturę i funkcje biologiczne tego białka. Udało nam się już wyizolować białko, czyli uzyskać jego czystą postać. Użyjemy je do analiz właściwości fizykochemicznych i modyfikacji białka. Na tej podstawie stworzymy pierwszy model strukturalny tego białka dla ptaków – wyjaśnia Mariola Słowińska.

Kolejnym krokiem będzie wytworzenie specyficznych przeciwciał przeciw temu białku, które pozwolą badaczom m.in. zlokalizować badane białko na komórkach układu odpornościowego, plemnikach oraz w narządach układu rozrodczego. Badacze sprawdzą, czy białko może być potencjalnym markerem, czyli czynnikiem potwierdzającym występowanie danej choroby, w tym przypadku – syndromu żółtego nasienia. W planach jest także poznanie mikrobiomu nasienia indorów, aby sprawdzić, czy podłożem do rozwoju syndromu żółtego nasienia jest stan bakteryjny.

Jak podkreśla badaczka, projekt skupia się więc nie tylko na poznaniu samego białka, ale i pozwala szerzej spojrzeć na układ rozrodczy i immunologiczny u ptaków.

…, ABY SZYBKO ROZPOZNAĆ CHOROBĘ

Syndrom żółtego nasienia indorów prowadzi do zaburzeń w zdolności zapładniającej nasienia. – Żółte nasienie zawiera więcej nieprawidłowych i niedojrzałych plemników, a dodatkowo ich ruchliwość jest zaburzona. Do tego dochodzi zwiększona aktywność enzymów antyoksydacyjnych, co wskazuje na zaburzenie równowagi stresu oksydacyjnego (procesu, w którym wolne rodniki atakując komórki organizmu powodują ich uszkodzenie) – tłumaczy Mariola Słowińska.

Jedynym widocznym na pierwszy rzut oka objawem wystąpienia syndromu żółtego nasienia u indyków jest lekko żółtawe zabarwienie nasienia. Jak jednak tłumaczy naukowczyni, w produkcji drobiarskiej nasienie pobierane jest od wielu samców równocześnie, miesza się je i dopiero wtedy prowadzi się sztuczną inseminację, czyli technikę wspomaganego rozrodu. – Jeśli w tej puli znajdzie się żółte nasienie, próba będzie się miała obniżoną skuteczność zapładniającą – wyjaśnia Mariola Słowińska.

Według literatury naukowej, syndromem żółtego nasienia obciążonych jest około 10 proc. indorów.

– Naszymi badaniami podstawowymi chcemy pogłębić wiedzę na temat immunologii nasienia ptaków, szczególnie w kontekście poznania struktury rozpuszczalnego receptora zmiatacza bogatego w cysteinę i jego roli w mechanizmie powstawania syndromu żółtego nasienia. Chcielibyśmy również wykryć potencjalne markery tego schorzenia, co pozwoliłoby na szybką diagnostykę chorych ptaków – podsumowuje Mariola Słowińska.

—

Projekt pt. „SSc5D – rozpuszczalny receptor zmiatacz bogaty w cysteinę, nowy gracz w odporności nieswoistej nasienia indora (Meleagris galopavo) w odniesieniu do syndromu żółtego nasienia” jest finansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki (NCN). Badania są prowadzone w ramach konsorcjum, które tworzą: Instytut Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie oraz Uniwersytet Rolniczy w Krakowie.

Zespół badawczy tworzą: pracownicy Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie: dr hab. Mariola Słowińska (kierownik projektu), dr Ewa Drzewiecka, mgr Ewa Liszewska, dr hab. Anna Szóstek-Mioduchowska, inż. Halina Karol,  prof. dr hab. Andrzej Ciereszko oraz pracownicy Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie: dr Laura Pardyak (koordynator ze strony URK), dr hab. wet. Zbigniew Arent, prof. URK, dr hab. inż Artur Gurgul, prof. URK, dr Ewa Ocłoń, dr inż. Tomasz Szmatoła, dr Igor Jasielczuk.

Czytaj więcej

New insights into vegetable processing side streams

Onion peels, carrot leaves, beet pulp – these are examples of vegetable processing side streams that can be successfully reused, not only in the food industry. However, as food or as a food additive, they can be a source of valuable substances that support our bodies, and this in turn has the potential to respond to the needs of consumers, who are increasingly paying attention to the health-promoting effects of the food they choose.

– Some side streams of vegetable processing can be used in the chemical, cosmetic or pharmaceutical industries. They can also become food or food additives – rich in health-promoting ingredients affecting, among other things, our intestinal microbiome, i.e. the bacteria living in our intestines, which, in turn, can have a positive impact on our immune system, explains Dr Joanna Fotschki of the Department of Immunology and Food Microbiology at the Institute of Animal Reproduction and Food Research of the Polish Academy of Sciences in Olsztyn.

There is a wealth of scientific evidence to suggest that side streams of vegetable processing can be a source of compounds with anti-inflammatory, antioxidant and cytoprotective properties (protecting the body’s healthy cells from damage), and that they have bioactive compounds that can modulate our gut bacteria.

– For example, tomato pomace extract may exhibit anti-inflammatory and cytoprotective effects, and beetroot pomace may exhibit antioxidant properties. Bioactive compounds, called polyphenols, from red onion husk may have antifungal and antimicrobial properties. Pumpkin seed oil, on the other hand, may prevent obesity caused by a high-fat diet by altering parameters important for lipid metabolism, according to the scientist, who is researching the suitability of plant processing side streams as a source of bioactive substances.

REDUCE WASTE

The vegetable industry generates large amounts of side streams that have the potential to be managed and utilised. – According to estimates, approximately 400,000 tonnes of waste is produced annually in fruit and vegetable processing in Poland. These can include, among others, onion plant husks, pomace, peelings from root vegetables, leafy threads and seeds – says Joanna Fotschki.

These products are most often used to produce compost or biogas. One trend in the use of 'waste’ from seasonal vegetables is also to extract natural food colourings from them for use in the production of beverages, confectionery and bakery products, dairy products and ready meals.

Sometimes, however, improper management of this plant biomass results in it being wasted. Indeed, as the scientist explains, the biggest problem of using post-production waste is the proper protection of this material from microbiological contamination, which consequently prevents its reuse. In addition, the costs of processing such by-products play a big role: drying, technological treatment, storage, transport.

– The side products of processing vegetables such as peppers, tomatoes, lettuce, aubergines and cucumbers, if not processed in a sufficiently short period of time, spoil very quickly, so managing them is a challenge for the food industry, often generating high disposal costs, says the researcher.

On the other hand, she adds, if the tested end product shows health-promoting properties for the consumer, then it will be more profitable for companies to use this 'waste’ than to dispose of it.

LACTIC ACID BACTERIA – GO FOR IT!

In her next research, Dr Joanna Fotschki wants to test whether the lactic fermentation process can be applied to the by-products of carrot processing.

Why such an idea? – Poland is one of the leading producers of carrots in Europe, and lactic fermentation is a well-known way of preserving food and giving it additional health-promoting qualities – the researcher answers.

– Even after technological processes (mainly thermal processes during pomace preservation), pomace is still a valuable raw material and contains biologically active compounds in its composition, which may suggest its potential use as a health-promoting food additive, she points out.

Carrot processing pomace contains many valuable compounds, e.g. fibre, proteins, lipids, essential oils, carbohydrates and phytochemicals (polyphenols and carotenoids). Many of these compounds have bioactive properties and are attributed to health-promoting functions, e.g. immune-enhancing, anti-inflammatory and antioxidant effects.

The use of lactic acid bacteria, on the other hand, can be a method of improving the safety, quality, sensory and nutritional value of fermented food, adds Dr Anna Ogrodowczyk, who works with Dr Joanna Fotschki at the Department of Immunology and Food Microbiology of the IAR&FR PAS in Olsztyn.

– The need for deeper research into plant side products – in order to find a common solution to the problem of waste management, the depletion of natural resources and the growing demand for food, including health-promoting food – seems necessary. At the moment, I am focusing on basic research on a laboratory scale, but in the next stages I would like to see this translated and applied in industry – concludes Joanna Fotschki.

Czytaj więcej

Nowe spojrzenie na produkty uboczne przetwarzania warzyw

Łuski cebuli, liście z marchwi, pulpa z buraka cukrowego – to przykłady produktów ubocznych pochodzących z przetwórstwa warzywnego, które z powodzeniem można ponownie wykorzystać i to nie tylko w branży spożywczej. Jednak jako żywność lub dodatek do żywności mogą stanowić źródło cennych substancji wspierających nasz organizm, a to z kolei potencjał na odpowiedź potrzeb konsumentów, którzy coraz częściej zwracają uwagę na prozdrowotne działanie wybieranej przez nich żywności.

– Niektóre produkty uboczne przetwórstwa warzyw mogą być wykorzystywane w przemyśle chemicznym, kosmetycznym lub farmaceutycznym. Mogą też stać się żywnością lub dodatkami do niej – bogatymi w składniki o działaniu prozdrowotnym wpływającymi m.in. na nasz mikrobiom jelitowy, czyli bakterie zamieszkujące w naszych jelitach, co z kolei może pozytywnie wpływać na nasz układ odpornościowy – tłumaczy dr Joanna Fotschki z Zespołu Immunologii i Mikrobiologii Żywności Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie.

Istnieje wiele dowodów naukowych wskazujących na to, że produkty uboczne przetwórstwa warzyw mogą stanowić źródło związków o właściwościach przeciwzapalnych, przeciwutleniających i cytoprotekcyjnych (chroniących zdrowe komórki organizmu przed uszkodzeniem), a także, że posiadają związki bioaktywne, które mogą modulować nasze bakterie jelitowe.

– Na przykład ekstrakt z wytłoków z pomidora może wykazywać działanie przeciwzapalne i cytoprotekcyjne, a wytłoki z buraka właściwości antyoksydacyjne. Związki bioaktywne, nazywane polifenolami, z czerwonej łuski cebuli mogą charakteryzować się właściwościami przeciwgrzybicznymi i przeciwbakteryjnymi. Natomiast olej z nasion dyni może zapobiegać otyłości wywołanej dietą wysokotłuszczową poprzez zmianę parametrów ważnych dla metabolizmu lipidów – wylicza naukowczyni, która bada zagadnienie przydatności roślinnych produktów ubocznych jako źródła substancji biologicznie czynnych.

OGRANICZYĆ ILOŚĆ ODPADÓW

Przemysł warzywny generuje duże ilości produktów ubocznych, które mają potencjał do zagospodarowania i wykorzystania. – Według szacunkowych danych w przetwórstwie owoców i warzyw rocznie produkowanych w Polsce jest około 400 tys. ton odpadów. Możemy do nich zaliczyć m.in. łuski roślin cebulowych, wytłoki, skórki z warzyw korzeniowych, nać liściowa oraz nasiona – podaje Joanna Fotschki.

Produkty te najczęściej są wykorzystywane do produkcji kompostu lub biogazu. Jednym z trendów wykorzystania „odpadków” z warzyw sezonowych jest też pozyskiwanie z nich naturalnych barwników spożywczych wykorzystywanych m.in. w produkcji napojów, wyrobów cukierniczych i piekarniczych, produktów mlecznych oraz dań gotowych.

Czasami jednak niewłaściwe zagospodarowanie tej roślinnej biomasy sprawia, że jest ona marnowana. Jak bowiem tłumaczy naukowczyni, największym problemem wykorzystania odpadów poprodukcyjnych jest odpowiednie zabezpieczenie tego materiału przed zanieczyszczeniami mikrobiologicznymi, co w konsekwencji uniemożliwia ich ponowne wykorzystanie. Ponadto dużą rolę odgrywają koszty przetwórstwa takich produktów ubocznych: suszenia, obróbki technologicznej, magazynowania, transportu.

– Produkty uboczne przetwarzania warzyw takich jak: papryka, pomidor, sałata, bakłażan czy ogórek, jeśli w odpowiednio krótkim czasie nie zostaną przetworzone, bardzo szybko się psują, dlatego też zarządzanie nimi stanowi wyzwanie dla branży spożywczej, często generując wysokie koszty utylizacji – mówi badaczka.

Z drugiej strony – dodaje – jeśli przebadany produkt końcowy będzie wykazywał prozdrowotne właściwości dla konsumenta, wtedy wykorzystanie tych „odpadków” będzie dla przedsiębiorstw bardziej opłacalne niż ich utylizowanie.

BAKTERIE KWASU MLEKOWEGO – DO DZIEŁA!

W swoich kolejnych badaniach dr Joanna Fotschki chce sprawdzić, czy można zastosować proces fermentacji mlekowej w produktach ubocznych przetwórstwa marchwi.

Skąd taki pomysł? – Polska jest jednym z wiodących producentów marchwi w Europie, a fermentacja mlekowa jest znanym od lat sposobem utrwalania żywności i nadania jej dodatkowych walorów prozdrowotnych – odpowiada badaczka. 

– Nawet po zastosowaniu procesów technologicznych (głównie termicznych podczas konserwacji wytłoków) wytłoki nadal są wartościowym surowcem i zawierają w swoim składzie związki biologicznie czynne, co może sugerować ich potencjalne zastosowanie jako prozdrowotny dodatek do żywności – wskazuje.

Wytłoki z przetwórstwa marchwi zawierają wiele wartościowych związków, np. błonnik, białka, lipidy, olejki eteryczne, węglowodany i fitozwiązki (polifenole i karotenoidy). Wiele z tych związków posiada właściwości bioaktywne i przypisuje się im funkcje prozdrowotne, np. działanie wzmacniające odporność, przeciwzapalne i przeciwutleniające.

Z kolei wykorzystanie bakterii kwasu mlekowego może stanowić metodę poprawy bezpieczeństwa, jakości, walorów sensorycznych i odżywczych fermentowanej żywności – dodaje dr Anna Ogrodowczyk, która współpracuje z dr Joanną Fotschki w Zespole Immunologii i Mikrobiologii Żywności IRZiBŻ PAN w Olsztynie.

– Potrzeba głębszego zbadania roślinnych produktów ubocznych – aby znaleźć wspólne rozwiązanie problemu zarządzania odpadami, wyczerpywania się zasobów naturalnych i rosnącego zapotrzebowania na żywność, również tę prozdrowotną – wydaje się konieczna. Obecnie skupiam się na badaniach podstawowych w skali laboratoryjnej, ale w kolejnych etapach chciałabym, aby znalazły one przełożenie i zastosowanie w przemyśle – podsumowuje Joanna Fotschki.

Czytaj więcej

Advanced mathematics gives hope for patients with Fanconi anemia

Fanconi anemia is a very rare genetic disease characterized by i.a. high risk of cancer, especially squamous cell carcinoma of the oral cavity. Due to the small number of patients, it is difficult to conduct clinical trials on it. Scientists from an international team propose to use advanced mathematics, or more precisely, the method of multi-level dynamic modeling, i.e. collecting large amounts and various types of genetic and health data from a limited number of patients.

– Multi-level dynamic modeling is an advanced mathematical and computational approach used in various fields of science and engineering, which allows for analyzing and explaining complex patterns – says Prof. Carsten Carlberg from the Institute of Animal Reproduction and Food Research of the Polish Academy of Sciences in Olsztyn, one of the corresponding authors of the publication on this topic, which has just been published in the journal „Frontiers in Genetics” .

WHAT KIND OF ILLNESS IS THAT

Fanconi anemia (FA) is a very rare disease with a genetic basis (it occurs once in 300,000 people). It is primarily caused by mutations in 22 different genes involved in repairing damaged DNA.

People with Fanconi anemia often have congenital defects and a high risk of cancer, especially squamous cell carcinoma of the oral cavity. Due to gene mutations and a defect in the DNA repair process, traditional cancer treatment methods such as chemotherapy cannot be used for this disease.

A BROAD LOOK AT THE DATA

The problem in better understanding Fanconi anemia is the small number of patients and, as a result, difficulties in conducting clinical trials with their participation. Advanced mathematics comes to the rescue.

As explained by prof. Carsten Carlberg, mechanistic molecular modeling is a computational approach that is well suited to analyzing longitudinal studies of groups of people with a limited number of participants (longitudinal studies are a way of conducting research that allows you to observe the same people repeatedly and over many years). These limitations may have various reasons: logistical, financial, or because the disease being studied, such as Fanconi anemia, is rare.

In contrast, multi-level dynamic modeling is a special case of mechanistic modeling in which a large amount of data is collected for one person and then used to create models of that person’s cells and tissues. These models are sometimes referred to as „digital twins”.

– To create and „train” the model, we use data from healthy and diseased tissue samples from a unique cohort of 750 patients with FA, which was built over 15 years by Prof. Eunike Velleuer. On this basis, we develop the characteristic features of squamous cell carcinoma in patients with Fanconi anemia, which in turn allows us to develop forecasts regarding the probability of developing this cancer – explains Prof. Carsten Carlberg.

– This approach may revolutionize the way of clinical treatment of people with Fanconi anemia – says the leader of the research team, Prof. Eunike Velleuer from the University of Düsseldorf (Germany), who is one of the world’s leading experts in the field of this disease and the first author of the mentioned publication.

The German-Polish team is completed by international collaborators from Mexico and the US, who are experts in mechanistic modelling and/or Fanconi anemia.. The consortium’s ultimate goal is to create „digital twins” of FA patient which can be used to develop personalized treatment routes.

– Using mechanistic modelling and building medical digital twins is by far not restricted to Fanconi anemia, but can be applied for many investigations such as longitudinal effects of vitamin D supplementation – says Prof. Carlberg.

—

Prof. Carsten Carlberg is a world-famous biochemist specializing in vitamin D research. He is the leader of the scientific group dealing with nutrigenomics at the Institute of Animal Reproduction and Food Research of the Polish Academy of Sciences in Olsztyn.

More about the team’s activities at: https://welcome2.pan.olsztyn.pl/.

Czytaj więcej

Zaawansowana matematyka nadzieją dla pacjentów z niedokrwistością Fanconiego

Niedokrwistość Fanconiego to bardzo rzadka choroba o podłożu genetycznym, charakteryzująca się m.in. wysokim ryzykiem zachorowania na nowotwory, szczególnie na raka płaskonabłonkowego jamy ustnej. Z uwagi na małą liczbę chorych, trudno jest przeprowadzać badania kliniczne na jej temat. Naukowcy z międzynarodowego zespołu proponują zastosować zaawansowaną matematykę, a dokładniej – metodę wielopoziomowego modelowania dynamicznego, czyli zbierania od ograniczonej liczby pacjentów dużej ilości i różnego rodzaju danych genetycznych i zdrowotnych.

– Wielopoziomowe modelowanie dynamiczne (ang. multi-level dynamical modelling) jest zaawansowanym podejściem matematycznym i obliczeniowym stosowanym w różnych dziedzinach nauki i inżynierii, które pozwala na analizowanie i wyjaśnianie skomplikowanych schematów – tłumaczy prof. Carsten Carlberg z Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie, jeden ze współautorów publikacji na ten temat, która ukazała się właśnie w czasopiśmie „Frontiers in Genetics”.

CO TO ZA CHOROBA

Niedokrwistość Fanconiego (ang.Fanconi anemia – FA) to bardzo rzadka choroba o podłożu genetycznym (występuje raz na 300 tys. osób). Jest głównie spowodowana mutacjami w 22 różnych genach zaangażowanych w naprawę uszkodzonego DNA.

Osoby chore na niedokrwistość Fanconiego często mają wady wrodzone i wysokie ryzyko zachorowania na nowotwory, zwłaszcza raka płaskonabłonkowego jamy ustnej. Z powodu występujących mutacji genowych i defektu procesu naprawy DNA, tradycyjne metody leczenia raka jak chemioterapia w przypadku tej choroby nie mogą być stosowane.

SZEROKIE SPOJRZENIE NA DANE

Problemem w lepszym poznaniu niedokrwistości Fanconiego jest niewielka liczba pacjentów i w efekcie trudności z przeprowadzeniem badań klinicznych z ich udziałem. Z pomocą przychodzi zaawansowana matematyka.

Jak tłumaczy prof. Carsten Carlberg, mechanistyczne modelowanie molekularne jest podejściem obliczeniowym, które dobrze nadaje się do analizy podłużnych badań grup ludzi z ograniczoną liczbą uczestników (badania podłużne to sposób prowadzenia badania, który pozwala obserwować te same osoby wielokrotnie i na przestrzeni wielu lat). Te ograniczenia mogą mieć różne przyczyny: logistyczne, finansowe lub wynikają z faktu, że badana choroba, taka jak niedokrwistość Fanconiego, występuje rzadko.

Z kolei wielopoziomowe modelowanie dynamiczne jest szczególnym przypadkiem modelowania mechanistycznego, w którym gromadzona jest duża ilość danych dla jednej osoby, wykorzystywanych następnie do tworzenia modeli komórek i tkanek tej osoby. Modele te są czasami określane jako „cyfrowe bliźniaki”.

– Do tworzenia i „szkolenia” modelu wykorzystujemy dane z próbek tkanek zdrowych i chorych unikalnej grupy 750 pacjentów z FA, którą w ciągu 15 lat zbudowała prof. Eunike Velleuer. Na tej podstawie opracowujemy cechy charakterystyczne raka płaskonabłonkowego u pacjentów z niedokrwistością Fanconiego, a to z kolei pozwala opracowywać prognozy co do prawdopodobieństwa zachorowania na ten nowotwór – wyjaśnia prof. Carsten Carlberg.

– Takie podejście może zrewolucjonizować sposób klinicznego leczenia osób z niedokrwistością Fanconiego – uważa liderka zespołu badawczego prof. Eunike Velleuer z Uniwersytetu w Düsseldorfie (Niemcy), która jest jednym z wiodących światowych ekspertów w dziedzinie tej choroby i pierwszym autorem wspomnianej publikacji.

Polsko-niemiecki zespół badawczy uzupełniają współpracownicy z Meksyku i USA, którzy są ekspertami w dziedzinie modelowania mechanistycznego i/lub niedokrwistości Fanconiego. Ostatecznym celem konsorcjum jest stworzenie „cyfrowych bliźniaków” pacjentów z FA, które mogą być wykorzystane do opracowania spersonalizowanych ścieżek leczenia.

– Korzystanie z modelowania mechanistycznego i budowanie medycznych „cyfrowych bliźniaków” nie ogranicza się jednak tylko do niedokrwistości Fanconiego, ale może być stosowane w wielu badaniach, m.in. takich jak podłużne efekty suplementacji witaminą D – podsumowuje prof. Carsten Carlberg.

—

Prof. Carsten Carlberg to światowej sławy biochemik specjalizujący się w badaniach nad witaminą D. Jest liderem grupy naukowej zajmującej się nutrigenomiką w Instytucie Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie.

Więcej o działaniach zespołu na stronie: https://welcome2.pan.olsztyn.pl/.

Czytaj więcej

Prebiotic treatment for psoriasis

The gut microbiota plays a fundamental role in shaping our health. When its structure and function are disrupted, health problems can arise. Prebiotics and probiotics are helpful in restoring its balance. Researchers from the Institute of Animal Reproduction and Food Research of the Polish Academy of Sciences in Olsztyn are investigating how supplementation with a prebiotic derived from chicory improves the health of patients with psoriasis.

– We hypothesise that rebalancing the gut microbiota and proper functioning of the intestinal barrier in people with psoriasis will alleviate the symptoms of inflammation and the severity of skin lesions seen in this chronic dermatitis – explains Dr Urszula Krupa-Kozak.

RESTORE THE BALANCE

The intestinal microbiota is a rich and diverse assemblage of microorganisms residing in the gastrointestinal tract that enable the digestion of food, support the proper functioning of the immune system and protect against invasion by pathogenic organisms.

– It is a complex ecosystem residing in our body, without which we are unable to stay healthy. Its close interaction with the intestinal epithelium enables the formation of immune mechanisms. The gut microbiota plays an important role in maintaining the integrity of the intestinal epithelium – that is, the selective barrier that, on the one hand, separates the immune cells located in the intestinal mucosa from the microorganisms present in the intestinal lumen and, at the same time, enables metabolites of the microbiota to interact with host cells, thereby regulating the immune response – explains a scientist from the Department Chemistry and Biodynamics of Food.

An imbalance of the intestinal microbiota (dysbiosis) can therefore result in an increase in the permeability of the intestinal barrier and consequently be the cause of the development of inflammation.

Plaque psoriasis is a chronic immune-mediated dermatitis. It is a non-communicable disease, affecting approximately 2-3% of the world’s population, regardless of gender or age. It manifests as scaly, itchy and reddened skin. In most cases (approximately 70-80%), psoriatic lesions are mild and do not require systemic treatment.

– The pathogenesis of psoriasis is not yet fully understood. Recent research suggests that the increased immune response responsible for the systemic inflammation seen in this disease may be a consequence of the aforementioned intestinal dysbiosis – points out Urszula Krupa-Kozak.

DIETARY SUPPORT

Attempting to prove this relationship is one of the main tasks of a project just started by scientists from the Institute of Animal Reproduction and Food Research of the Polish Academy of Sciences in Olsztyn.

– Diet and its components have a very strong influence on the course of psoriasis. Proper nutrition is a method to help counteract complications accompanying this disease, such as metabolic disorders, obesity or diabetes. Through a nutritional intervention using a prebiotic, we want to support the microbiome of our patients – emphasises the researcher.

Scientists have investigated a prebiotic derived from chicory: inulin-type β-fructans, which occurs naturally in onions, garlic, bananas or asparagus. – Numerous scientific studies have shown that it is a prebiotic that beneficially alters the composition and activity of intestinal microbes and alleviates intestinal inflammation. It has also proven itself in patients with coeliac disease, which is what I dealt with in a previous project – says Urszula Krupa-Kozak.

Prebiotics nourish the microorganisms that naturally reside in our digestive tract, mainly in the large intestine. Thanks to prebiotics, the beneficial probiotic bacteria increase their numbers and more actively produce their metabolites, mainly short-chain fatty acids, which have a beneficial effect on the body. These bacterial metabolites show anti-inflammatory effects by influencing the function and activity of immune cells.

– The aim of our study is to determine whether dietary supplementation with inulin-type β-fructans derived from chicory will provide measurable health benefits to patients with psoriasis. We will test whether these benefits result from modification of the composition and activity of the gut microbiota,” the researcher reports.

To achieve this goal, the team led by Dr Urszula Krupa-Kozak will conduct an original, advanced and complex study involving approximately 70 patients with psoriasis who will take the supplement for eight weeks. The study will include, among other things, characterisation of their gut microbiota, assessment of gut barrier function, analysis of selected biomarkers and metabolic parameters, which the researchers suspect will help to elucidate the nature of the interaction between the gut microbiota and the skin, providing clues to the functioning of the gut-skin axis.

– If our hypothesis proves itself and we show that this prebiotic has a beneficial effect on the study parameters, the results of our research will be able to contribute to the development of dietary recommendations that can be used to treat patients with psoriasis – concludes Urszula Krupa-Kozak.

PROJECT LAUNCH

The research is being carried out as part of the project ‘Effect of intestinal microbiota modulation induced by the chicory inulin-type β-fructans on metabolic parameters and biomarkers of the gut-skin axis in chronic skin inflammation’, funded by the National Science Centre (NCN).

The leader of the project is the Institute of Animal Reproduction and Food Research of the Polish Academy of Sciences in Olsztyn. Partners: the School of Medicine of the University of Warmia and Mazury in Olsztyn (team of dermatologists from the Department and Clinic of Dermatology, Sexually Transmitted Diseases and Clinical Immunology under the direction of Prof. Agnieszka Owczarczyk-Saczonek) and the Institute of Human Nutrition Sciences of the Warsaw University of Life Sciences (team from the Department of Dietetics under the direction of Prof. Ewa Lange).

The amount of funding is more than PLN 2 million. The project is expected to be completed in 2027.

Czytaj więcej

Prebiotykiem w łuszczycę

Mikrobiota jelitowa odgrywa fundamentalną rolę w kształtowaniu naszego zdrowia. Gdy jej struktura i funkcjonowanie zostaną zaburzone mogą pojawić się kłopoty zdrowotne. W przywróceniu jej równowagi pomocne są prebiotyki i probiotyki. Naukowcy z Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie sprawdzają, jak suplementacja prebiotykiem pochodzącym z cykorii wpływa na poprawę zdrowia pacjentów z łuszczycą.

– Przypuszczamy, że przywrócenie równowagi mikrobioty jelitowej i prawidłowego funkcjonowania bariery jelitowej u osób z łuszczycą złagodzi objawy stanu zapalnego i nasilenie zmian skórnych obserwowanych w tym przewlekłym zapaleniu skóry – wyjaśnia dr hab. inż. Urszula Krupa-Kozak, prof. IRZiBŻ PAN w Olsztynie.

PRZYWRÓCIĆ RÓWNOWAGĘ

Mikrobiota jelitowa to bogaty i zróżnicowany zespół mikroorganizmów bytujących w przewodzie pokarmowym, które umożliwiają trawienie pokarmów, wspierają prawidłowe funkcjonowanie układu odpornościowego oraz chronią przed inwazją patogenów chorobotwórczych.

– To złożony ekosystem bytujący w naszym ciele, bez którego nie jesteśmy w stanie zachować zdrowia. Jej ścisłe oddziaływanie z nabłonkiem jelit umożliwia kształtowanie mechanizmów odpornościowym. Mikroorganizmy jelitowe odgrywają ważną rolę w utrzymaniu integralności nabłonka jelitowego – czyli selektywnej bariery, która z jednej strony oddziela komórki odpornościowe znajdujące się w błonie śluzowej jelita od mikroorganizmów obecnych w świetle jelita, a jednocześnie umożliwia metabolitom mikrobioty interakcję z komórkami gospodarza, tym samym regulując odpowiedź immunologiczną – tłumaczy naukowczyni z Zespołu Chemii i Biodynamiki Żywności.

Zaburzenie równowagi mikrobioty jelitowej (dysbioza) może więc skutkować zwiększeniem przepuszczalności bariery jelitowej i w konsekwencji być przyczyną rozwoju stanu zapalnego.

Łuszczyca plackowata jest przewlekłym zapaleniem skóry o podłożu immunologicznym. To choroba niezakaźna, występująca u około 2-3% światowej populacji, niezależnie od płci i wieku. Objawia się łuszczeniem, świądem i zaczerwienieniem skóry. W większości przypadków (około 70-80%), zmiany łuszczycowe są łagodne i nie wymagają leczenia systemowego.

– Patogeneza łuszczycy nie jest jeszcze w pełni zrozumiała. Najnowsze badania naukowe wskazują, że wzmożona odpowiedź immunologiczna odpowiedzialna za ogólnoustrojowy stan zapalny obserwowany w tej chorobie może być konsekwencją wspomnianej dysbiozy jelitowej – wskazuje Urszula Krupa-Kozak.

DIETETYCZNE WSPARCIE

Próba udowodnienia tej zależności to jedno z głównych zadań projektu rozpoczętego właśnie przez naukowców z Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie.

– Dieta i jej składniki mają bardzo duży wpływ na przebieg łuszczycy. Właściwe odżywianie to metoda wspomagająca przeciwdziałanie powikłaniom towarzyszącym tej chorobie m.in. zaburzeniom metabolicznym, otyłości czy cukrzycy. Poprzez interwencję żywieniową z zastosowaniem prebiotyku chcemy wesprzeć mikrobiom naszych pacjentów – podkreśla badaczka.

Naukowcy pod lupę wzięli prebiotyk pochodzący z cykorii: β-fruktany typu inuliny, który naturalnie występuje m.in. w cebuli, czosnku, bananach czy szparagach. – Liczne badania naukowe wykazały, że jest to prebiotyk, który korzystnie zmienia skład i aktywność drobnoustrojów jelitowych oraz łagodzi stan zapalny jelit. Sprawdził się również w przypadku pacjentów z celiakią, czym zajmowałam się w poprzednim projekcie – mówi Urszula Krupa-Kozak.

Prebiotyki stanowią pokarm dla drobnoustrojów naturalnie bytujących w naszym przewodzie pokarmowym, głównie w jelicie grubym. Dzięki prebiotykom, korzystne dla zdrowia bakterie probiotyczne zwiększają swoją liczebność i aktywniej produkują swoje metabolity, głównie krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, które wpływają korzystnie na organizm. Te metabolity bakteryjne wykazują działanie przeciwzapalne poprzez oddziaływanie na funkcjonowanie i aktywność komórek układu odpornościowego.

– Celem naszych badań jest ustalenie, czy suplementacja diety β-fruktanami typu inuliny pochodzącymi z cykorii przyniesie wymierne korzyści zdrowotne pacjentom z łuszczycą. Sprawdzimy, czy te korzyści są skutkiem modyfikacji składu i aktywności mikrobioty jelitowej – podaje badaczka.

Aby osiągnąć ten cel zespół pod kierownictwem dr hab. inż. Urszuli Krupy-Kozak przeprowadzi oryginalne, zaawansowane i złożone badania z udziałem ok. 70 pacjentów z łuszczycą, którzy będą przyjmować suplement przez osiem tygodni. Badania obejmą m.in. charakterystykę ich mikrobioty jelitowej, ocenę funkcjonowania bariery jelitowej, analizę wybranych biomarkerów i parametrów metabolicznych, które – jak przypuszczają badacze – umożliwią wyjaśnienie natury interakcji między mikrobiotą jelitową a skórą, dając wskazówki na temat funkcjonowania osi jelito-skóra.

– Jeśli nasza hipoteza się sprawdzi i wykażemy, że ten prebiotyk działa korzystnie na badanie parametry, wyniki naszych badań będą mogły przyczynić się do opracowania zaleceń dietetycznych, które będzie można zastosować w leczeniu pacjentów z łuszczycą – podsumowuje Urszula Krupa-Kozak.

START PROJEKTU

Badania prowadzone są w ramach projektu pt. „Wpływ modulacji mikrobioty jelitowej indukowanej β-fruktanami typu inuliny cykorii na parametry metaboliczne i biomarkery osi jelitowo-skórnej w przewlekłym stanie zapalnym skóry”, finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki.

Liderem jest Instytut Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie. Partnerami są: Wydział Lekarski Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie (zespół dermatologów z Katedry i Kliniki Dermatologii, Chorób Przenoszonych Drogą Płciową i Immunologii Klinicznej pod kierunkiem prof. dr hab. Agnieszki Owczarczyk-Saczonek) oraz Instytut Nauk o Żywieniu Człowieka Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie (zespół z Katedry Dietetyki pod kierunkiem dr hab. Ewy Lange, prof. SGGW).

Kwota dofinansowania to ponad 2 mln zł. Projekt ma się zakończyć w 2027 r.

​Panorama TVP2 (19:02 min)

https://vod.tvp.pl/informacje-i-publicystyka,205/panorama-odcinki,273685/odcinek-6,S01E06,1056009

Informacje TVP3 Olsztyn (09:00 min)

https://olsztyn.tvp.pl/75277634/11124-godz-1830

Melo Radio

Czytaj więcej

Career Days with EIT Food Educators

Is career planning a linear process? Can you think of an astonishing career that has been precisely scheduled before it even begun? In 99,9% of the time this is not the case. People say that change is the only constant, so why don’t get better at it?

Those kind of questions were flying around Career Days with Food Educators that took place in our Institute. Between December 5 and 7, three groups of high school students from Olsztyn (Uniwersyteckie XII Liceum Ogólnokształcące im. Marii i Georga Dietrichów, IV Liceum Ogólnokształcące im. Marii Skłodowskiej-Curie w Olsztynie, Gastronomik Olsztyn) in total number of 66 had a chance to learn and experience what scientific career can look like.

– Apart from visiting laboratories of Nutrigenomics (wet lab and bioinformatics), and those related to the Aquaculture (IAR&FR PAS, the Stanisław Sakowicz Inland Fisheries Institute in Olsztyn), students had a chance to talk with the scientists from all over the globe and witness their passion for research. It was a great opportunity to show that it’s more than possible to have a successful and fulfilling international career in Olsztyn – says Maciej Cieślik, Institute’s HR Business Partner and coordinator of Career Days with Food Educators.

But the most important takeaway was that it’s OK not to know what you want to do for the rest of your life, especially when you are young, as long as you are willing to try new things, new paths, and set your mind positively. First step of a successful career is to get to know yourself better, identify your strengths and build on them. It’s never too late to make a change in your career path when the final goal is your happiness. The Career Days, organised by the Institute of Animal Reproduction and Food Research of the Polish Academy of Sciences, were held within the framework of Food Educators, a programme of the EIT Food, which spreads knowledge about food safety, healthy eating habits, responsible consumer choices, not wasting food and careers in the agri-food sector. Learn more: foodeducators.eu.




Czytaj więcej