Wirusolodzy ebook

Copyright © Mira Suchodolska, Czerwone i Czarne

Projekt okładki FRYCZ I WICHA

Korekta Barbara Zawiejska

Skład Tomasz Erbel

Wydawca Czerwone i Czarne Sp. z o.o. sp. k. ul. Walecznych 39/5 03-916 Warszawa

Wyłączny dystrybutor Dressler Dublin sp. z o.o. ul. Poznańska 91, 05-850 Ożarów Mazowiecki tel. (+ 48 22) 733 50 31/32 e-mail: [email protected] www.dressler.com.pl

Zamiast wstępu

Przed wybuchem pandemii ich praca w laboratoriach nie budziła powszechnego zainteresowania. SARS-CoV-2 wszystko zmienił. Cały świat z zapartym tchem czeka na lek i szczepionkę przeciwko COVID-19. Bez wysiłku wirusologów ani szczepionki, ani leku nie będzie.

Ale właściwie na czym polega ich praca? Co kryją laboratoria? Co można zobaczyć pod mikroskopem? Co to jest wirus? Dlaczego jeden staje się groźny, a inny żyje z nami w przyjaźni? Czy w koronawirusie, który teraz szaleje na świecie, jest coś szczególnego? Jeśli tak, to co?

Te i setki innych pytań postanowiłam zadać wirusologom.

Polska wirusologia ma długie i pełne chwały tradycje. W rozmowach, które znajdują się w tej książce, poznacie Państwo kilku fantastycznych polskich naukowców, którzy niejednokrotnie przyczyniali się do przełomowych odkryć w tej dziedzinie. Najsławniejszym wirusologiem polskiego pochodzenia był zmarły kilka lat temu Hilary Koprowski, twórca pierwszej szczepionki przeciwko wirusowi polio (tak zwanej choroby Heinego-Medina, postrachu z lat pięćdziesiątych XX wieku). Jednak lista nie byłaby pełna, gdyby nie znaleźli się na niej profesor Wacław Szybalski, urodzony w 1921 roku, i młodszy od niego o siedem lat profesor Karol Taylor.

Profesor Taylor był rektorem Uniwersytetu Gdańskiego, jak również kierownikiem Katedry Biologii Molekularnej oraz Laboratorium Genetyki Molekularnej. Paradoksalnie zmarł w wyniku komplikacji związanych z infekcją wirusem HCV (zapalenia wątroby typu C). Profesor Szybalski żyje, zbliża się do setki, wciąż pozostaje aktywny. Wacław Szybalski, nazywany często ojcem polskiej biotechnologii, to światowej sławy biolog molekularny. Po II wojnie światowej wyjechał do Stanów Zjednoczonych, gdzie początkowo pracował w sławnym Cold Spring Harbor Laboratory, a od 1960 roku był profesorem na Uniwersytecie Wisconsin w Madison. W tym zespole znalazł się Karol Taylor, któremu wyniki badań w USA otworzyły drogę do najlepszych placówek uniwersyteckich. Ale więź z Polską sprawiła, że profesor Taylor zdecydował się wrócić do kraju, do Gdańska, gdzie zgromadził znakomity zespół młodych naukowców pasjonujących się biochemią i genetyką molekularną. Z tego środowiska wywodzi się profesor Krystyna Bieńkowska-Szewczyk. Dziś jest kierownikiem Zakładu Biologii Molekularnej Wirusów Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii Uniwersytetu Gdańskiego i Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego.

Pani profesor zaprosiła mnie do Gdańska, żebym mogła z bliska przyjrzeć się pracy wirusologów. Pod koniec czerwca czekała na mnie przed nowoczesnym gmachem Instytutu Biotechnologii Uniwersytetu Gdańskiego. Niewysoka, drobna blondynka, niezwykle energiczna, jest znanym w Europie wirusologicznym autorytetem, o czym najlepiej świadczy fakt, że wybrano ją na przewodniczącą największego zjazdu wirusologów w Europie, Europejskiego Kongresu Wirusologicznego w 2022 roku.

Przy herbacie rozmawiamy o jej pracy. Najpierw staż w Instytucie Maxa Plancka w Tybindze. Po Niemczech wraz z mężem, biochemikiem, pojechała na staż podoktorski do San Francisco, żeby pracować na Uniwersytecie Kalifornijskim. W tym czasie pracowało tam dwóch noblistów – Harold Varmus i John Michael Bishop, którzy Nagrodę Nobla w 1989 roku otrzymali za odkrycie ludzkich onkogenów przenoszonych przez retrowirusy. Potem było Salt Lake City, gdzie jej mąż pracował z wirusem grypy, a ona z wirusem polio.

– Akurat w czasie, kiedy tam byłam, pojawili się ludzie, którzy po raz pierwszy pokazali strukturę tego wirusa, którego nie można zobaczyć pod mikroskopem, a oni dokonali analizy jego struktury metodą krystalografii rentgenowskiej. To są takie przełomowe momenty w nauce – opowiada uczona.

Rozmawiamy o komórkach, różnych wirusach, w tym o wirusie HCV wywołującym groźne zapalenie wątroby typu C, a którym pani profesor interesuje się szczególnie. Opowiada o sukcesie, jakim było odkrycie i zarejestrowanie nowoczesnych leków skutecznie radzących sobie z wirusem HCV, i swojej pracy nad wciąż niedokończoną szczepionką przeciw HCV, nad którą pracował przez kilkanaście lat także jej zespół, który działał w ramach międzynarodowego konsorcjum złożonego z dziesięciu znakomitych europejskich grup naukowych.

– Teraz zrobimy sobie wycieczkę – decyduje moja gospodyni.

Zakładamy stroje ochronne i ruszamy zwiedzać laboratorium. Zobaczę miejsce, które większość ludzi może ujrzeć tylko na obrazku!

Wchodzimy. Przy ścianach stoją jakieś urządzenia. To zamrażarki. Co w nich jest?

– Wirusy, temperatura przechowywania minus osiemdziesiąt stopni Celsjusza – mówi moja przewodniczka. – Można w nich trzymać również komórki, ale przez krótki czas, żeby były pod ręką do bieżącej pracy. Natomiast długoterminowo muszą być przechowywane w ciekłym azocie. O, w takiej „beczce” – wskazuje.

Jeden z pracowników labu otwiera pokrywę pojemnika. Bucha „dym” – temperatura w beczce to minus sto osiemdziesiąt stopni. Komórki są zamrożone w takich rureczkach. Na liście zakupów są dwa kolejne pojemniki na azot, bo pani profesor planuje utworzenie dużej kolekcji komórek nowotworowych do nowego projektu badawczego.

Idziemy dalej – przez pracownie mikroskopowe.

– Tutaj jest nasz najnowszy i najlepszy mikroskop – wskazuje pani profesor. – Źródłem światła są dla niego lasery.

Urządzenie ma potężne rozmiary – mikroskop i dwudziestodziewięciocalowy monitor, na który przekazywany jest obraz. Bo tego, co się dzieje w próbce, nie da się zobaczyć w okularze. A próbki umieszcza się w specjalnej komorze, można powiedzieć, że „klimatyzowanej”, w której zapewnia się komórkom odpowiednią wilgotność i temperaturę, odpowiednie stężenie dwutlenku węgla. Zanim do niej trafią, komórki hodowane są w inkubatorze. Na pierwszy rzut oka wygląda on jak mała chłodziarka. Komórki bierze się z inkubatora, wkłada do komory mikroskopu i można obserwować, w jaki sposób się zachowują wirusy w komórkach.

Na monitorze migoczą kolorowe piksele.

– Na co ja patrzę? – pytam panią profesor.

– To jest koinfekcja, czyli jednoczesne zakażanie komórek dwoma szczepami herpeswirusa BHV. Jeden jest oznakowany na czerwono, a drugi na zielono. Te wirusy świecą, bo przyczepiliśmy do nich dwa białka fluorescencyjne, żeby było je widać w żywych komórkach. BHV to jest krewny wirusa opryszczki. Herpeswirusy to nasi stali towarzysze, prawie każdy człowiek jest zakażony co najmniej dwoma z nich przez całe życie, czasem wcale o tym nie wiedząc. My pracujemy z modelem zwierzęcym, który zakaża krowy, a nie człowieka, więc jest dla badaczy bezpieczny. Jeżeli jest problem ze szczepionką, to praca jest łatwiejsza przy modelu zwierzęcym niż przy testowaniu szczepionek dla ludzi. Ale w tym przypadku nie chodzi o szczepionkę, tylko o inne badania: to, co nas najbardziej interesuje, to jak wirus przechodzi z komórki do komórki.

– A dlaczego te komórki zostały zakażone aż dwoma szczepami? Patrzycie, który silniejszy? – pytam.

– Tutaj akurat sprawdzamy, co się dzieje w komórce, jeśli wnikną do niej dwa różne wirusy. Czasami wirusy są w stanie wywołać odporność na infekcję, czyli jak jeden wirus wniknął do komórki, to drugiego nie chce wpuścić.

Nagle pani profesor patrzy na mnie i mówi: – Nie, nie wolno wchodzić za mikroskop, można by nadepnąć na światłowód.

Idziemy do następnych pomieszczeń, w których jedno obok drugiego ustawione są stanowiska do sterylnej pracy, czyli komory laminarne. Tylko w takich warunkach można hodować komórki, a w nich wirusy – poza żywą komórką nie da się ich namnożyć. Będzie jeszcze sporo na ten temat w tej książce. Jedna z pracownic ma w probówce coś, co wygląda niczym bukiet tysiąca kwiatów. Bajkowy widok.

– O, jakie śliczne, co tam rośnie? – pytam.

– Tutaj akurat są U937, to modelowa linia komórkowa, która pierwotnie została wyizolowana z chłoniaka trzydziestosiedmioletniego mężczyzny. Badamy zachowanie i różnicowanie monocytów. To jest jednowarstwowa hodowla komórkowa, przykryta pożywką, którą nalewamy do płaskich butelek typu „T-bottles”. One mają jakby uniesiony ryjek, aby tej pożywki nie wylać i nie zakazić – informuje mnie pani profesor.

Podchodzimy do następnego stanowiska pracy, gdzie młoda kobieta pokazuje mi, co robi z hodowlą komórek z nerki krowy, którą trzeba co jakiś czas rozcieńczyć, co się nazywa pasażem. Komórki nie mogą być ani za daleko od siebie, ani za blisko.

Kolejne pomieszczenia, kolejne urządzenia. W tym na przykład zachodzi reakcja powielania materiału genetycznego DNA. To się nazywa PCR, czyli reakcja łańcuchowa polimerazy. Urządzenie działa niczym termomiks: wkłada się do niego próbki oraz specjalne odczynniki, a ono odpowiada na pytanie, czy jest w nich patogen, którego szukamy.

Wycieczka idzie dalej. Mijamy aparaty do obserwowania kwasów nukleinowych, można je fotografować w świetle UV. I maszynę, w której można obserwować, czy pojedyncze komórki reagują z jakimś przeciwciałem. Populacje komórek wyglądają jak chmurka, a tutaj widać, ile ich jest, jaki wysyłają sygnał.

– To jest cytometr, podstawowe narzędzie dla każdego immunologa, stosowane do analizy populacji komórek immunologicznych w medycynie. My używamy tego do celów badawczych, na przykład do wykrycia, jakie białka są na powierzchni komórki, czy są tam takie receptory, które interesowałyby wirusa – słyszę.

Zwiedzanie trwa dalej. Mijamy miejsce, w którym pracuje się nad bakulowirusami, specyficznymi dla owadów. Można ich używać jako biopestycydów do niszczenia gąsienic, na przykład takich, które są w stanie spustoszyć całe sady cytrusowe. Bakulowirusy badane w Gdańsku są używane do ochrony takich sadów w Republice Południowej Afryki.

Przechodzimy koło dziwnie wyglądającej szafy. Przez szybę widać, jak umieszczone w uchwytach probówki rytmicznie podskakują. To wytrząsarka, w której mieszane są hodowle komórek owadzich. Są ulokowane w zawiesinie, w temperaturze dwudziestu siedmiu stopni, i ciągle mieszane. To sprawia, że są dobrze napowietrzone, dostają tlen, oddychają.

Tych wszystkich maszyn i urządzeń jest mnóstwo. Laikowi takiemu jak ja może zakręcić się w głowie. Wszystko odbywa się w warunkach pełnej sterylności i zabezpieczeń.

Wracamy do gabinetu pani profesor, na najwyższe, trzecie piętro. Ledwo siadamy, kiedy przychodzi wzburzony mąż pani profesor, również wirusolog: – Ryś w Beskidach padł na chorobę wyglądającą na COVID. Jest mało prawdopodobne, że to akurat COVID-19, ale trzeba sprawdzić.

– No właśnie, co w tym koronawirusie jest wyjątkowego, że choć taki mały, to taki bardzo destrukcyjny – pytam.

– Wiele cech, stopniowo je poznajemy. Tajemnice wirusów nie do końca są poznane, ale to fascynujący świat – śmieje się pani profesor.

Bo wirusy to wciąż nieznane światy. Wszyscy moi rozmówcy w tej książce, najlepsi z najlepszych ekspertów w swojej dziedzinie, nie bali się powiedzieć: „Nie wiem”. I za każdym razem robiło to na mnie wrażenie, bo zdaję sobie sprawę, że każdy z nich rzuca się na te niewiadome z pasją naukowca, dla którego poznanie i zrozumienie jest istotą pracy.

Treść dostępna w pełnej wersji eBooka.