WNIOSEK o utworzenie nowej jednostki 1. Rodzaj tworzonej/ rozbudowywanej jednostki (pozostawić jeden rodzaj) laboratorium, * 2. Nazwa jednostki: L105 LABORATORIUM GENETYKI MOLEKULARNEJ I INŻYNIERII GENETYCZNEJ 3. Właściciel jednostki: POLITECHNIKA ŚLĄSKA 4. Lokalizacja jednostki: miejscowość, ulica, numer domu, numer pomieszczenia Centrum Biotechnologii oraz hala technologiczna, GLIWICE, ul. Krzywoustego 8 oraz Centrum Onkologii, Oddział w Gliwicach, ul. Wybrzeże Armii Krajowej 15 5. Jednostka będzie wspomagać realizowanie prac z zakresu (pozostawić wyłącznie jeden zakres): biotechnologii i informatyki* 6. Osoba odpowiedzialna za funkcjonowanie tworzonej jednostki prof. dr hab. Joanna Rzeszowska, 44-100 Gliwice, ul. Akademicka 16, Joanna.Rzeszowska@polsl.pl prof. dr hab. inż. Korneliusz Miksch 44-100 Gliwice, ul. Akademicka 2, Korneliusz.Miksch@polsl.pl 7. Osoba odpowiedzialna merytorycznie za treść wniosku, dane adresowe, e-mail prof. dr hab. Joanna Rzeszowska, 44-100 Gliwice, ul. Akademicka 16, Joanna.Rzeszowska@polsl.pl 8. Zakres zadań realizowanych przez jednostkę Laboratorium będzie służyć przede wszystkim badaniom prowadzonym przez pracowników związanych z trzema wydziałami, które uczestniczą w prowadzeniu kierunku Biotechnologia, ale będzie także otwarte na współpracę z innymi grupami naukowymi. Główne kierunki badawcze będą koncentrować się w trzech głównych pracowniach: Pracowni genetyki molekularnej, Pracowni Genotypowania Biocenoz i Pracowni Badania Biofilmów. I. Pracownia genetyki molekularnej Pracownia prowadzi badania podstawowe w zakresie struktury i funkcji genów, genetyki populacyjnej, funkcjonowania populacji komórkowych, badania komórkowych i
międzykomórkowych obwodów sygnalizacyjnych i regulacyjnych. Wyniki badań w zamierzeniu mają służyć konstrukcji testów prognostycznych i diagnostycznych dla potrzeb medycyny, projektowaniu nowych leków, sprawdzaniu działania nowych, modelowych substancji na populacjach komórkowych, sprawdzaniu modeli bioinformatycznych funkcjonowania materii ożywionej. W pracowni używane będą metody biochemiczne, inżynierii genetycznej, metody fizykochemiczne. Planowane są badania nad ekspresją genów, analiza fragmentów DNA (w tym markerów mikrosatelitarnych), ocena metylacji fragmentów DNA, poszukiwanie nowych i genotypowanie znanych polimorfizmów występujących w różnych populacjach ludzkich, badania nad oddziaływaniem składników komórkowych z czynnikami genotoksycznymi i mutagenezą. II. Pracownia genotypowania biocenoz W tej pracowni prowadzone będą badania nad organizmami występującymi w różnych biocenozach. Prowadzona będzie - analiza genotypowa organizmów pro- i eukariotycznych - identyfikacja na poziomie molekularnym - porównywanie materiału genetycznego - screening biocenoz - analizy filogenetyczne - badanie ekspresji genów. Identyfikacja organizmów odbywa się na podstawie sekwencji nukleotydowej w materiale genetycznym (automatyczny system analizy) oraz późniejszego ich porównywania. Pracownia używa standartowych metod biologii molekularnej: termocyklery używane są do amplifikacji materiału do analizy, Real Time PCR oraz qpcr pozwalają na przeprowadzenie badań zarówno jakościowych, jak i ilościowych, a RT-PCR pozwala badać RNA. Elektroforeza w gradiencie czynnika denaturującego służy do monitoringu biocenoz natomiast elektroforeza w pulsującym polu elektrycznym wykorzystywana jest do rozdziału całych genomów i genotypowania czystych kultur. Część stanowisk w planowanym laboratorium będzie obsługiwała obie pracownie. 2
III. Pracownia badania biofilmów Głównym przeznaczeniem tej pracowni będą badania struktur, właściwości i oddziaływań w obrębie układów biologicznych (w tym biofilmów ważnych z punktu widzenia zarówno biotechnologii, jak i bioinżynierii i inżynierii biomateriałów) oraz naturalnych i sztucznych biomateriałów i materiałów organicznych, a także na granicy ich kontaktu z powierzchnią materiału sztucznego. Pracownia posługuje się głównie technikami biofizycznymi. Badania nanostruktur, biomolekuł, komórek i biofilmów stanowią nieodzowny element rozwoju biotechnologii, bioinżynierii i inżynierii biomedycznej. Z tego względu istotną rolę odgrywają laboratoria wyposażone w aparaturę umożliwiającą poznanie: - właściwości biofilmów, (bio)materiałów i nanostruktur; - efektów wzajemnych oddziaływań nanostruktur, (bio)molekuł (np. lipidów, białek) i/lub komórek, a także ich oddziaływań z powierzchnią różnych materiałów; - efektów oddziaływań czynników środowiskowych na strukturę i właściwości nanostruktur, (bio)molekuł i biofilmów; - efektów oddziaływań biofilmów i czynników modyfikujących na strukturę materiałów i biomateriałów - mechanizmów powstawania biofilmów i modyfikacji materiałów. 9. Aktualny stan posiadania jednostki (pominąć w przypadku wniosku o utworzenie nowej jednostki) nie dotyczy 10. Dotychczasowe osiągnięcia uzyskane w wyniku badań prowadzonych w istniejącej jednostce (proszę podać nie więcej niż 10 najważniejszych osiągnięć) W skład nieformalnego zespołu, który dotychczas współpracuje zarówno w wykonywaniu doświadczeń biologicznych jak i teoretycznym opracowywaniu wyników wchodzą pracownicy i doktoranci wydziałów: Automatyki, Elektroniki i Informatyki, Chemicznego i Ochrony Środowiska i Energetyki. Część doświadczeń wykonywano w pracowniach Centrum Onkologii. 3
Niektóre publikacje zespołu: 1. Konopacka M, Rzeszowska-Wolny J. The bystander effect-induced formation of micronucleated cells is inhibited by antioxidants, but the parallel induction of apoptosis and loss of viability are not affected. Mutat Res. 2006 Jan 29;593(1-2):32-8. 2. Ryabokon NI, Goncharova RI, Duburs G, Rzeszowska-Wolny J. A 1,4-dihydropyridine derivative reduces DNA damage and stimulates DNA repair in human cells in vitro. Mutat Res. 2005 Nov 10;587(1-2):52-8. 3. Rzeszowska-Wolny J, Polanska J, Pietrowska M, Palyvoda O, Jaworska J, Butkiewicz D, Hancock R. Influence of polymorphisms in DNA repair genes XPD, XRCC1 and MGMT on DNA damage induced by gamma radiation and its repair in lymphocytes in vitro. Radiat Res. 2005 Aug;164(2):132-40. 4. Przybyszewski WM, Widel M, Szurko A, Lubecka B, Matulewicz L, Maniakowski Z, Polaniak R, Birkner E, Rzeszowska-Wolny J. Multiple bystander effect of irradiated megacolonies of melanoma cells on non-irradiated neighbours. Cancer Lett. 2004 Oct 8;214(1):91-102. 5. Fujarewicz K, Kimmel M, Lipniacki T, Swierniak A. Adjoint Systems for Models of Cell Signaling Pathways and their Application to Parameter Fitting. IEEE/ACM Trans Comput Biol Bioinform. 2007 Jul-Sep;4(3):322-35. 6. Jarzab B, Wiench M, Fujarewicz K, Simek K, Jarzab M, Oczko-Wojciechowska M, Wloch J, Czarniecka A, Chmielik E, Lange D, Pawlaczek A, Szpak S, Gubala E, Swierniak A. Gene expression profile of papillary thyroid cancer: sources of variability and diagnostic implications. Cancer Res. 2005 Feb 15;65(4):1587-97. 7. Widel M, Jedrus S, Lukaszczyk B, Raczek-Zwierzycka K, Swierniak A. Radiation-induced micronucleus frequency in peripheral blood lymphocytes is correlated with normal tissue damage in patients with cervical carcinoma undergoing radiotherapy. Radiat Res. 2003 Jun;159(6):713-21. 8. Kramer-Marek G, Serpa C, Szurko A, Widel M, Sochanik A, Snietura M, Kus P, Nunes RM, Arnaut LG, Ratuszna A. Spectroscopic properties and photodynamic effects of new lipophilic porphyrin derivatives: efficacy, localisation and cell death pathways. J Photochem Photobiol B. 2006 Jul 3;84(1):1-14. 9. Ziembińska A, Raszka A, Stoecker K, Daims H, Truu J, Surmacz-Górska J, Miksch K, Changes in bacterial community structure in activated sludge using denaturating gradient gel electrophoresis (DGGE) and fluorescent in situ hybridisation (FISH). Polish Journal of Microbiology, 2007, Vol. 56, No 2, 119-127 10. Jastrzebska M., Zalewska-Rejdak J., Wrzalik R., Kocot A., Mróz I., Barwiński B., Turek A., Cwalina B. Tannic acid-stabilized pericardium tissue: IR spectroscopy, atomic force microscopy, and dielectric spectroscopy investigations. J. Biomed. Mater. Res. A, 2006, 78, 148-156. 4
11. Zakupy wyposażenia jednostki finansowane ze środków projektu (szczegółowe określenie rodzaju aparatury; koszt jednostkowy netto w PLN; podatek VAT; liczba sztuk; planowana data zakupu; koszt ogólny) Rodzaj aparatury Koszt jednostkowy Cena netto PLN VAT Liczba sztuk Data zakupu Koszt ogólny Aparat do oznaczania azotu 68 000 53 040 14 960 1 2009 68 000 Aparat do produkcji wody dejonizowanej 36 600 30 000 6 600 1 2009 36 600 Aparat do wytwarzania mikromacierzy tkankowych 140 000 109 200 30 800 1 2008 140 000 Autoklaw 225 000 185 000 40 000 2 2009 450 000 Bank do przechowywania prób w ciekłym azocie z pojemnikami 69 500 54 210 15 290 1 2008 69 500 Bioluminometr 160 000 124 800 35 200 1 2008 160 000 Blok grzejny z chłodzeniem 11 400 8 892 2 508 4 2008 45 600 Cieplarka 12 200 10 000 2 200 1 2008 12 200 Cytofluorymetr przepływowy z sorterem 1 142 000 890 760 251 240 1 2008 1 142 000 Dezintegrator ultradźwiękowy 36 600 30 000 6 600 1 2008 36 600 Dyspersyjny spektrometr ramanowski z systemem laserowym 1 098 000 856 440 241 560 1 2009 1 098 000 Fitotron 36 000 28 080 7 920 1 2009 36 000 Fosfoimager 695 400 570 000 125 400 1 2009 695 400 Homogenizator do tkanek zamrożonych z doposażeniem 32 000 24 960 7 040 1 2008 32 000 Inkubator do hodowli komórkowych z atmosferą CO2 30 500 25 000 5 500 3 2009 91 500 Komora laminarna z wyposażeniem 51 200 39 936 11 264 4 2009 204 800 Koncentrator próżniowy 25 000 19 500 5 500 1 2008 25 000 Licznik scyntylacyjny 170 800 140 000 30 800 1 2009 170 800 Liofilizator 85 400 70 000 15 400 1 2009 85 400 Mikroskop odwrócony z kontrastem fazowym 35 000 27 300 7 700 1 2009 35 000 Piec hybrydyzacyjny 17 000 13 260 3 740 1 2008 17 000 Real Time PCR 172 000 134 160 37 840 1 2008 172 000 Sekwenator DNA 488 000 400 000 88 000 1 2009 488 000 Spectrofotometr VIS (Spekol) 7 400 5 772 1 628 1 2009 7 400 Spektofotometr UV/VIS nanodrop 37 800 29 484 8 316 1 2009 37 800 Suszarka próżniowa do żeli 9 800 7 644 2 156 2 2009 9 800 Termocykler (PCR) 45 400 35 412 9 988 4 2008 181 600 Termomikser 9 150 7 500 1 650 6 2008-2009 54 900 Ultrawirówka z zestawem rotorów 800 000 624 000 176 000 1 2009 800 000 Waga analityczna 10 100 7 878 2 222 2 2008 20 200 Wirówka niskoobrotowa bez chłodzenia 7 600 5 928 1 672 2 2009 15 200 Wirówka niskoobrotowa z chłodzeniem 17 100 13 338 3 762 2 2009 34 200 Wirówka stołowa bez chłodzenia 4 200 3 276 924 6 2009 25 200 Wirówka stołowa z chłodzeniem 5 500 4 290 1 210 4 2009 22 000 Wirówka średnioobrotowa z chłodzeniem 20 200 15 756 4 444 4 2009 80 800 Witryna chłodnicza 7 000 5 738 1 262 2 2008 2009 14 000 Wyciąg chemiczny z doposażeniem 20 700 16 146 4 554 4 2009 82 800 5
Wytrząsarka programowalna 20 000 15 600 4 400 1 2008 20 000 Wytrząsarka z inkubatorem 30 500 25 000 5 500 4 2009 122 000 Wytwornica lodu 24 400 20 000 4 400 1 2008 24 400 Zamrażarka -80 C 70 500 54 990 15 510 2 2008-2009 141 000 Zestaw do automatycznej mikroelektroforezy z cytometrem 130 000 101 400 28 600 1 2008 130 000 Zestaw do elektroforezy białkowej 13 400 10 452 2 948 3 2008-2009 40 200 Zestaw do elektroforezy białkowej i elektroblottingu 17 000 13 260 3 740 3 2008-2009 51 000 Zestaw do elektroforezy DNA 13 400 10 452 2 948 6 2008-2009 80 400 Zestaw do elektroforezy gradientowej (DGGE) 7 500 5 850 1 650 1 2008 7 500 Zestaw do elektroforezy pojedynczych komórek 6 100 5 000 1 100 1 2008 6 100 Zestaw do elektroforezy w zmiennym polu elektrycznym (PFGE) 40 500 33 177 7 323 1 2008 40 500 Zestaw do elektroporacji z doposażeniem 48 800 40 000 8 800 1 2009 48 800 Zestaw do oglądania i rejestracji żeli 67 100 55 000 12 100 1 2008 67 100 Zestaw meblowych modułów laboratoryjnych z doposażeniem 219 600 180 000 39 600 1 2009 219 600 Zestaw podstawego sprzętu laboratoryjnego* 206 500 159 000 34 980 1 2008 206 500 Zmywarka do szkła laboratoryjnego 48 800 40 000 8 800 2 2009 97 600 8 000 000 zł * ph-metr, konduktometr, pipetory i pipety automatyczne, lodówki, zamrażarki, małe wirówki stołowe i inny sprzęt o cenie jednostkowej poniżej 2000zł 12. Sumaryczny koszt realizacji wniosku [zł] 8 000 000 PLN 13. Średnie roczne koszty eksploatacji wyposażenia planowanego do zakupienia [zł] 400 000 PLN 14. Roczne koszty amortyzacji wyposażenia planowanego do zakupienia [zł]***. 1 996 000 PLN 15. Przewidywane źródła finansowania kosztów eksploatacji i kosztów amortyzacji Projekty badawcze krajowe i międzynarodowe, środki własne Politechniki Śląskiej i Instytutu Onkologii oraz przychody komercyjne. 16. Nowe możliwości badawcze, które powstaną w wyniku realizacji wniosku (monitorowane wskaźniki produktu)** - testowanie aktywności biologicznej nowych substancji chemicznych - testowanie działania czynników genotoksycznych - badania modeli bioinformatycznych i biostatystycznych - otrzymywanie populacji komórkowych o charakterystycznych markerach - przestrzeń umożliwiająca wykonywanie eksperymentalnych części prac magisterskich i doktorskich 17. Dane do Studium Wykonalności: 6
a) lista nowych usług badawczych, jakie będą prowadzone po zakończeniu projektu ** operowanie metodami inżynierii genetycznej: tworzenie rekombinowanych genów dla potrzeb badawczych (znakowanie znacznikami fluorescencyjnymi, badanie funkcji) wyprowadzanie linii komórkowych transfekowanych genami rekombinowanymi badania nanostruktury filmów tworzonych przez substancje biologiczne i żywe komórki b) przedsiębiorstwa zainteresowane współpracą z laboratorium (nazwa; adres) - Jednostki wchodzące w skład Konsorcjum a ponadto: - Centrum Onkologii, Warszawa - Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Collegium Medicum w Bydgoszczy - Instytut Biochemii i Biofizyki PAN, Warszawa - Rice University of Huston, USA c) liczba projektów badawczych, rozwojowych, celowych oraz we współpracy z zagranicą planowanych do realizacji przy pomocy zakupionej aparatury w kolejnych latach: 2013, 2014, 2015, 2016, 2017** Około 8 projektów rocznie d) wpływ kupowanej aparatury na środowisko: pozytywny, negatywny, neutralny* Neutralny e) czy planowana do zakupienia aparatura wymaga uzyskania pozwoleń na jej sprowadzenie (i/lub) stosowanie TAK/NIE * jeżeli tak proszę opisać jakich pozwoleń i kiedy planuje się je uzyskać Nie wymaga f) planowane przychody generowane w latach 2013-2017 Jednostka ma służyć działalności badawczej i jako taka nie będzie generowała przychodów. Jednak będą prowadzone działania w kierunku uzyskiwania dodatkowych przychodów w ramach współpracy w projektach międzyinstytutowych. Charakter badań jakie będą prowadzone w ramach Laboratorium otwiera możliwości ich komercjalizacji. Możliwości te wynikają m.in. z kooperacji grup chemików biologów i bioinformatyków. 18. Przewidywany zakres współpracy jednostki z Konsorcjum BIOFARMA Zakłada się ścisłą współpracę Laboratorium z innymi jednostkami Konsorcjum. 7
Ośrodki wchodzące w skład Konsorcjum już ze sobą współpracowały i nadal współpracują. W szczególności istnieje ścisła współpraca pomiędzy Wydziałem Automatyki, Elektroniki i Informatyki Politechniki Śląskiej a Zakładem Radiobiologii Doświadczalnej i Klinicznej, Zakładem Medycyny Nuklearnej i Endokrynologii Onkologicznej - Centrum Onkologii Gliwice, Katedrą i Kliniką Pediatrii Endokrynologii i Diabetologii Dziecięcej, Katedrą Chirurgii Ogólnej i Gastroenterologicznej Śląskiej Akademii Medycznej Katowice. 19. Jednostki zewnętrzne, które będą korzystały z zasobów jednostki - ośrodki zainteresowane analizą właściwości biologicznych nowych substancji firmy biotechnologiczne, farmaceutyczne - jednostki medyczne - jednostki dydaktyczne (wykonywanie prac dyplomowych, doktorskich) 20. Uzasadnienie środowiskowego charakteru jednostki Powstanie laboratorium da impuls do dalszej współpracy w ramach nowoczesnej biotechnologii, w której chemia współpracuje z biologią i informatyką a wszystkie razem tworzą produkt dla medycyny, rolnictwa, środowiska itp. Na Śląsku mamy potężne ośrodki chemii, informatyki i biologii molekularnej, ale dotychczas ich współpraca praktycznie nie istniała. Wydaje się że powstanie planowanego laboratorium i jego udział w kształceniu całkiem nowych specjalistów, którzy będą w stanie operować narzędziami biologii, chemii i informatyki zmieni sytuację i pozwoli na lepsze wykorzystanie naszego regionalnego potencjału. *niepotrzebne skreślić ** wskaźniki będą monitorowane i rozliczane przez Instytucję Zarządzającą *** stawki amortyzacji wynoszą: dla sprzętu komputerowego 30 % w skali roku, dla aparatury badawczej 25% w skali roku, naliczanie amortyzacji rozpoczyna się od pierwszego dnia miesiąca następującego po zakupie i uruchomieniu w całości urządzenia. 8