Kot mlada raziskovalka sem zaposlena v Laboratoriju za biokibernetiko na Fakulteti za elektrotehniko, Univerze v Ljubljani. V okviru svoje doktorske disertacije se pod mentorstvom prof. dr. Damijana Miklavčiča ukvarjam z uporabo električnega polja v medicini in biotehnologiji, predvsem preko povišanja prepustnosti celične membrane z elektroporacijo. Delam poskuse na celičnih kulturah, nato pa poskušam odzive modelirati z uporabo matematičnih izrazov. Na področju elektroporacije je naš laboratorij eden izmed vodilnih na svetu. 🙂
Pred časom sem se tako udeležila mednarodne znanstvene delavnice (Bioelectrics Workshop) na temo vplivov električnih pulzov na biološke sisteme, kot so celice, bakterije, tkiva, rastline …
Konference in druga srečanja so vedno dobra priložnost za širjenje znanja in navezovanje novih stikov in poznanstev.
O čem govorimo, ko govorimo o električnih pulzih? To so zelo kratki (pikosekundni do milisekundni) sunki napetosti. Trajanje je tako kratko, da si ljudje to težko predstavljamo – samo v eni sekundi je namreč tisoč milisekund oz. kar tisoč milijard pikosekund! Z električnimi pulzi lahko v telesu povzročimo različne stvari, odvisno od dolžine in jakosti pulzov. Pulzi namreč spremenijo prepustnost celične membrane, snovi, ki prej niso mogle, pa lahko potem prehajajo preko membrane. Ta pojav imenujemo elektroporacija in jo uporabljamo npr. pri elektrokemoterapiji za vnos kemoterapevtikov v celice ali pri genski transfekciji za vnos DNK. Če dovedemo večje število zelo močnih pulzov, lahko membrano nepovratno uničimo, kar se uporablja za odstranjevanje tumorjev ali za uničevanje bakterij. Elektroporacijo uporabljamo tudi v živilski industriji in različnih biotehnoloških aplikacijah.
Delavnica je bila organizirana na univerzi Old Dominion v Norfolku. Norfolk je mesto v Virginiji, v Združenih državah Amerike. Je v velikosti Ljubljane, 300 km južno od Washingtona.
Na obali Norfolka se nahaja pomorska baza ameriške mornarice, od koder nato vojaki odhajajo na misije. Ena izmed starejših ladij, ki ni več v uporabi, USS Wisconsin, je odprta tudi za obiskovalce.
V Norfolku je tudi ena izmed dveh NATO-vih baz. V bližini se nahaja Virginia Beach, kamor študentje hodijo na spomladanske počitnice. Mimogrede, v Norfolku bo naslednje leto potekal tudi drugi svetovni kongres o elektroporaciji – prvi je bil lanskega septembra pri nas v Portorožu.
Univerza Old Dominion je ena izmed največjih v Virginiji in se počasi bliža starosti 90 let. V okviru univerze deluje raziskovalni inštitut Frank Reidy Research Center for Biolectrics. Na inštitutu se ukvarjajo z nanosekundnimi električnimi pulzi in njihovimi vplivi na delovanje srca, z zdravljenjem raka z električnimi pulzi, z odstranjevanjem tkiva z ireverzibilno elektroporacijo, z gensko elektroterapijo, s hladno plazmo in s pikosekundnimi pulzi. Na tem inštitutu sem bila že leta 2015, ko sem v okviru evropskega projekta COST TD1104 odšla na dvomesečno izpopolnjevanje.
AMERIČANI SPRAŠUJEJO, EVROPEJCI PA …
Delavnice se nas je udeležilo približno 30 udeležencev. Večinoma smo bili doktorski študenti in podoktorski raziskovalci, nekaj pa je bilo že izkušenih raziskovalcev z drugih področij. Dopoldnevi so bili posvečeni predavanjem, popoldnevi praktičnemu delu, večeri pa druženju. Na predavanjih smo poslušali o različnih tematikah s področja elektroporacije oz. vpliva električnih pulzov na človeka – o izdelavi visokonapetostnih generatorjev, učinkih mili-, mikro-, nano- in celo pikosekundnih električnih pulzov na celice, o genski transfekciji s pomočjo električnih pulzov, o hladni plazmi in njeni uporabi, o spremembi električne upornosti tkiv po izpostavitvi električnim pulzom ter o novostih pri klinični uporabi elektrokemoterapije.
Zanimivo je bilo, da so po vsakem predavanju udeleženci predavatelje zasuli z vprašanji, kar je v Evropi redkost. Američanov ni strah vprašati, če česa ne razumejo. V Evropi pa toliko časa razmišljamo o tem, če je bilo vprašanje že zastavljeno, če je sploh smiselno, če je preveč preprosto … da čas za zastavljanje vprašanj mine.
Po predavanjih so bili v manjših skupinah organizirani še neformalni pogovori s predavatelji, kjer smo lahko debate še nadaljevali in nadgradili. V okviru praktičnega dela smo si podrobneje pogledali delovanje različnih mikroskopov, principe delovanja pretočne citometrije, izdelali pa smo tudi preprost generator visokonapetostnih 100 ns pulzov.
NAGRADA ZA NAJBOLJŠO ŠTUDENTSKO PREDSTAVITEV
V okviru delavnice so bile organizirane študentske predstavitve, kjer smo študenti dobili priložnost, da svoje delo predstavimo že uveljavljenim raziskovalcem. Takšne priložnosti je vedno dobro izkoristiti. Predstavila sem svoje delo zadnjega leta, ko sem se ukvarjala z vplivom elektroporacijskega medija pri deljenju vlaka pulzov na dva dela. (Elektroporacijski medij je snov, v kateri so celice, ko dovajamo pulze, vlak pulzov pa je več zaporednih pulzov, ki jih dovedemo enega za drugim.) V literaturi so namreč predstavili, da pri dovajanju električnih pulzov v več krajših vlakih z nekaj minutnim premorom dosežemo višji vnos raznih snovi v celice in njihovo nižje preživetje, kot če dovedemo vse pulze naenkrat. Povišano občutljivost celic na električne pulze bi lahko izkoristili pri zdravljenju tumorjev, saj bi dovedli manj pulzov nižje jakosti in bi pri nižji koncentraciji kemoterapevtikov zdravljenje vseeno ostalo enako učinkovito.
V svojem raziskovalnem delu sem ugotovila, da ni vse tako črno-belo, kot je bilo do sedaj predstavljeno v literaturi. Če sem spreminjala sestavo elektroporacijskega medija, sem lahko dosegla tudi nižji vnos in višje preživetje pri deljenem vlaku kot pri enem vlaku, česar pa si pri kliničnih aplikacijah ne želimo.
Moje delo jim je bilo všeč, saj sem dobila nagrado za najboljšo študentsko predstavitev.
Dodaten vtis je naredilo dejstvo, da je bil en dan pred mojo predstavitvijo v znanstveni reviji Plos One objavljen članek, v katerem sem opisovala delo, predstavljeno na delavnici.
Popoldnevi in večeri so bili posvečeni druženju in navezovanju stikov. Eno popoldne smo šli na izlet z ladjico po bazi mornarice. Nato smo se odpeljali k enemu od profesorjev z inštituta domov, kjer smo imeli pogostitev ob bazenu.
V Norfolku je poleti zelo vroče in vlažno (to je namreč jug Amerike) in k vsaki malo boljši hiši spada bazen. V času mojega obiska so se temperature gibale krepko nad 30 °C.
Naslednji večer je drugi profesor organiziral piknik pri sebi doma in kopanje v morju. Spet tretji večer smo odšli na večerjo v mehiško restavracijo. Skratka, cel teden je bil dober tako glede strokovnega kot tudi družabnega področja.
V prihodnosti je moj glavni cilj, da zaključim študij in doktoriram. Nato pa bi se rada posvetila nadaljnjim raziskavam na področju biomedicinske tehnike.
Avtorica: Janja Dermol, mlada raziskovalka in doktorska študentka v Laboratoriju za biokibernetiko na Fakulteti za elektrotehniko Univerze v Ljubljani pod mentorstvom prof. dr. Damijana Miklavčiča. V okviru svojega doktorata se ukvarja z vplivi visokonapetostnih pulzov na biološke sisteme, kot so celice in tkiva.