Naukowcy PW i WUM wspólnie opracowują innowacyjne preparaty do terapii chorób skóry

Czy chmiel, znany przede wszystkim z piwa, może stać się bazą dla nowoczesnych preparatów leczniczych? Odpowiedzi na to pytanie poszukiwać będą naukowcy z Politechniki Warszawskiej pod przewodnictwem dr. inż. Jana Krzysztoforskiego, oraz Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego. 

Szyszki chmielu (Lupuli flos) zawierają szereg substancji biologicznie aktywnych. Wśród nich szczególnie interesująca jest 8-prenylnaryngenina (8PN), której potencjał w leczeniu chorób zapalnych skóry przyciąga uwagę naukowców z różnych dziedzin – od inżynierii chemicznej, przez biotechnologię, aż po farmakologię.

Zespół badawczy będzie realizował projekt, którego celem jest opracowanie metody produkcji ekstraktu z chmielu wzbogaconego w 8PN. Efektem może być nowatorski preparat do terapii m.in. atopowego zapalenia skóry. 

– Chcemy nie tylko pozyskać ekstrakt, ale też go „ulepszyć” – przekształcić wybrane związki chemiczne zawarte w chmielu, takie jak ksantohumol czy izoksantohumol, właśnie w 8PN – tłumaczy dr inż. Jan Krzysztoforski, kierownik projektu po stronie PW. – To możliwe dzięki zastosowaniu transformacji chemicznej i biotechnologicznej, w tym z udziałem mikroorganizmów.

Czym zajmą się zespoły?

Naukowcy z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej PW będą pracować nad efektywną metodą pozyskiwania cennych składników z szyszek chmielu. Wykorzystają do tego nowoczesną metodę ekstrakcji nadkrytycznej z użyciem dwutlenku węgla pod bardzo wysokim ciśnieniem. Sprawdzą m.in., jaki wpływ na ilość i skład uzyskanego ekstraktu mają temperatura, czas trwania procesu czy sposób przygotowania chmielu .

W kolejnym etapie zespół będzie przeprowadzał transformację wybranych substancji zawartych w chmielu w 8-prenylnaryngeninę – związek o właściwościach leczniczych. Do tego celu wykorzystają mikroorganizmy oraz procesy chemiczne w laboratoryjnych reaktorach chemicznych i bioreaktorach.

Trzeci etap to opracowanie modeli matematycznych procesu ekstrakcji nadkrytycznej. Dzięki nim badacze będą mogli „przetestować” różne warunki produkcji bez konieczności każdorazowego wykonywania eksperymentów. Wykorzystają tu zarówno proste metody oparte na sztucznej inteligencji, jak i zaawansowane symulacje 3D, pozwalające zobaczyć, co dokładnie dzieje się wewnątrz urządzeń do ekstrakcji. Modele te pomogą znaleźć najbardziej efektywne i opłacalne warunki prowadzenia całego procesu.

W drugiej części projektu, realizowanej przez naukowców z Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego, sprawdzony zostanie wpływ 8PN na leczenie chorób zapalnych skóry. Badania obejmą testy na ludzkich komórkach, mikrobiocie skóry ochotników i zwierzęcym modelu atopowego zapalenia skóry. Celem jest potwierdzenie skuteczności ekstraktu z chmielu wzbogaconego w 8PN jako podstawy nowych preparatów leczniczych.

Obraz

Nie tylko nauka, ale też współpraca

Projekt to również przykład efektywnej współpracy interdyscyplinarnej. Po stronie WUM badaniami kieruje dr n. farm. Weronika Skowrońska z Wydziału Farmaceutycznego, natomiast kluczową rolę na PW odgrywa – obok kierownika projektu – także dr hab. inż. Katarzyna Dąbkowska-Susfał.

– Ten projekt to dla mnie kontynuacja pracy naukowej na styku inżynierii chemicznej i biotechnologii – mówi dr Krzysztoforski. – Projekt pozwala rozwinąć laboratorium SCF-LAB i zespół badawczy, a jednocześnie zacieśnia współpracę z WUM i ETH Zürich, co otwiera drogę do dalszych wspólnych inicjatyw.

Od laboratorium do pacjenta

Efektem realizowanego projektu będzie opracowanie nowatorskiej metody produkcji ekstraktów z szyszek chmielu wzbogaconych w 8-prenylnaryngeninę (8PN). Dzięki połączeniu badań eksperymentalnych i numerycznych naukowcy lepiej poznają mechanizmy rządzące procesem ekstrakcji nadkrytycznej i będą mogli wskazać najkorzystniejsze warunki jego prowadzenia. Równolegle sprawdzony zostanie potencjał terapeutyczny otrzymanych ekstraktów w leczeniu zapalnych chorób skóry. W dłuższej perspektywie możliwe będzie opracowanie innowacyjnych preparatów leczniczych na bazie chmielu, powstających w sposób zgodny z zasadami zielonej chemii i zrównoważonego rozwoju.

– To nauka, która może mieć realne przełożenie na życie pacjentów – i właśnie to jest dla nas największą motywacją – podkreślają zgodnie badacze.

Projekt „Biotechnologiczna metoda otrzymywania 8-prenylnaringeniny do zastosowań w leczeniu schorzeń skóry o podłożu zapalnym” jest realizowany w partnerstwie Politechniki Warszawskiej oraz Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego, we współpracy z ETH Zürich. Finansowanie na 1 197 430 zł zapewnia Narodowe Centrum Nauki w ramach konkursu SONATA 20 (nr projektu: 2024/55/D/ST8/02357).