Grupa badawcza - dr Małgorzata Czystowska-Kuźmicz

                                                                                                                
Nasze badania koncentrują się na poznaniu wpływu małych mikropęcherzyków zewnątrzkomórkowych/egzosomówna komórki układu immunologicznego, w szczególności w kontekście rozwoju choroby nowotworowej. Badamy w jaki sposób komórki nowotworowe za pośrednictwem egzosomów hamują odpowiedź immunologiczną i jak to wpływa na ewentualną immunoterapię. Badając ilościowo i jakościowo egzosomy w materiale biologicznym od pacjentów z chorobą nowotworową, próbujemy ustalić ich znaczenie diagnostyczne lub prognostyczne jako tzw. „liquid biopsy”. Ponadto badamy immunosupresyjne mechanizmy indukowane przez mikropęcherzyki inkubując in vitro komórki układu immunologicznego z egzosomami oraz prowadząc badania w mysich modelach nowotworów.

Badania naukowe:

  • Optymalizacja metod izolacji mikropęcherzyków/egzosomów z materiału biologicznego od pacjentów (osocze, płyn z otrzewnej, płyn z płukania oskrzelowo-pęcherzykowego) pod kątem ich  identyfikacji jako biomarkerów nowotworowych: metody chromatografii wykluczenia (ang. Size exclusion chromatography, SEC), izolacji immunomagnetycznej
  • Wdrażanie i optymalizacja nowoczesnych metod badania mikropęcherzyków/egzosomów: fluorescencyjna metoda analizy śledzenia nanocząstek (ang. Fluorescence Nanoparticle Tracking Analysis, FL-NTA), cytometria przepływowa z użyciem kulek opłaszczonych przeciwciałami dla markerów egzosomalnych
  • Wpływ mikropęcherzyków na metabolizm aminokwasów w mikrośrodowisku guza w raku jajnika
  • Rola mikropęcherzyków jako nośników cząsteczek tzw. punktów kontrolnych układu immunologicznego (ang. immune checkpoints) w supresji odpowiedzi przeciwnowotworowej
  • Zależność między indywidualnym profilem molekularnym mikropęcherzyków a stopniem immunosupresji pacjentów z niedrobnokomórkowym nowotworem płuc
  • Wpływ mikropęcherzyków na immunoterapie, w szczególności terapie z zastosowaniem inhibitorów punktów kontrolnych

Sylwetka kierownika zespołu:

Małgorzata Czystowska-Kuźmicz ukończyła Wydział Biologii Uniwersytetu im. Heinrich-Heine w Düsseldorfie (Niemcy) w 2001. Następnie odbyła studia doktoranckie i otrzymała stopień doktora nauk biologicznych w Laboratorium Molekularno-Genetyczne Oddziału Położniczo-Ginekologicznego Kliniki Uniwersyteckiej w Düsseldorfie w 2006 roku. W latach 2006-2010 przebywała jako post-doc w jednym z czołowych laboratoriów zajmujących się badaniem mikropęcherzyków w University of Pittsburgh Cancer Institute (Stany Zjednoczone) pod kierownictwem prof. Theresy Whiteside. Po urlopie wychowawczym w 2013 rozpoczęła pracę w Zakładzie Immunologii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego w ramach multidyscyplinarnego projektu BASTION (From Basic to Translational Research in Oncology, 2013-2015 http://bastion.wum.edu.pl/zespol-projektu-bastion/malgorzata-czystowska-...). Następnie utworzyła w Zakładzie Immunologii własną grupę badawczą realizującą projekty finansowane przez Narodowe Centrum Nauki oraz Narodową Agencję Wymiany Akademickiej (NAWA). W 2019 roku przeniosła się do Katedry i Zakładu Biochemii WUM, gdzie kontynuuje prace badawcze.

Zespół:

Doktoranci: mgr Magdalena Długołęcka

Studenci: Łukasz Zaręba, Jacek Szymański

Technicy: Iwona Rosa

Byli współpracownicy:

Samodzielni naukowcy: dr hab.Marta Szajnik

Postdocy: dr Magdalena Grażul

Doktoranci: mgr Karolina Soroczyńska

Studenci: Karolina Dudzik

Aktualne projekty:

Profil molekularny egzosomów znajdujących się w płynie z płukania oskrzelowo-pęcherzykowego jako nowy biomarker upośledzenia odpowiedzi immunologicznej w niedrobnokomórkowym raku płuca

Opus, Narodowe Centrum Nauki, lata realizacji: 2018-2021

Założenia projektu:

Dotychczasowe badania własne jak i innych naukowców niezbicie wskazują na kluczową rolę egzosomów, małych pęcherzyków błonowych wydzielanych przez różne typy komórek, w modulacji odpowiedzi immunologicznej skierowanej przeciw nowotworowi. Egzosomy, jako jeden z kluczowych elementów komunikacji międzykomórkowej zachodzącej w mikrośrodowisku guza i nośnik materiału genetycznego i funkcjonalnych cząsteczek supresyjnych pochodzących z guza, są istotnym mediatorem immunosupresji lokalnej jak i ogólnoustrojowej. Obecnie w licznych badaniach wykorzystuje się egzosomy pochodzące z krwi obwodowej jako łatwo dostępne źródło biomarkerów stanu immunologicznego pacjenta, umożliwiających dobór odpowiedniego leczenia jak i monitorowanie odpowiedzi organizmu na terapię. Jednakże zmiany wykryte w krwi obwodowej mogą nie odzwierciedlać istotnych z punktu widzenia terapii zmian w mikrośrodowisku nowotworu. Celem naszego projektu jest zbadanie, czy profil egzosomow z krwi obwodowej odzwierciedla profil egzosomów z mikrośrodowiska guza i może być rzeczywiście wyznacznikiem zmian w obrębie nowotworu.

Nowatorskim aspektem projektu będzie pozyskanie egzosomów z mikrośrodowiska guza z wykorzystaniem metody płukania oskrzelowopęcherzykowego. (ang. BAL). Jest to mało inwazyjny, wystandaryzowany zabieg możliwy do przeprowadzenia podczas rutynowej bronchofiberoskopii diagnostycznej wykonywanej u każdego pacjenta z podejrzeniem raka płuc. Planujemy dokonać kompleksowej oceny profilu molekularnego egzosomów obecnych w płynie z BAL w odniesieniu do stanu układu odporności w mikrośrodowisku guza u pacjentów z niedrobnokomórkowym rakiem płuca.

Spodziewamy się, że indywidualny profil molekularny egzosomów obecnych w mikrośrodowisku guza będzie znacząco wpływać na lokalną odpowiedź immunologiczną danego pacjenta jak i na efekt potencjalnej immunoterapii, co chcemy wykazać w mysim modelu raka płuca. Mamy nadzieję, że analiza molekularna i funkcjonalna egzosomów z BAL może przyczynić się do identyfikacji egzosomów jako markerów nowotworowych oraz stanowić cel dla nowatorskich strategii przeciwnowotworowych.

Zakończone projekty:

Zbadanie roli arginaz pochodzenia nowotworowego i egzosomalnego w unikaniu przeciwnowotworowej odpowiedzi immunologicznej w raku jajnika

Opus, Narodowe Centrum Nauki, lata realizacji: 2014-2018

W tym projekcie jako pierwsi wykazaliśmy, że małe mikropęcherzyki zawierające ARG1pełnią rolę w tworzeniu immunosupresyjnego mikrośrodowiska w raku jajnika. Arginaza 1 (ARG1) jest enzymem biorącym udział w metabolizmie aminokwasów. Pokazaliśmy, że małe mikropęcherzyki znajdujące się w płynie z otrzewnej i osoczu pacjentek z rakiem jajnika zawierają ARG1. Mikropęcherzyki te transportowały ARG1 z komórek nowotworowych do komórek prezentujących antygen w obwodowych narządach limfatycznych, gdzie hamowały swoistą proliferację i aktywację limfocytów. Wysoka ekspresja ARG1 w pierwotnych rakach jajnika oraz podwyższona aktywność enzymatyczna ARG1 w osoczu wiązała się z gorszym rokowaniem pacjentek z rakiem jajnika. W mysim modelu raka jajnika wykazaliśmy, że zablokowanie aktywności ARG1 specyficznym inhibitorem spowalnia rozwój nowotworu. Tym samym odkryliśmy nowy mechanizm ogólnoustrojowej supresji limfocytów T indukowanej przez nowotwór, bazujący na aktywności ARG1-pozytywnych mikropęcherzyków pochodzenia nowotworowego. Mechanizm ten może dotyczyć także innych typów nowotworów wytwarzających ARG1 i może mieć znaczące konsekwencje kliniczne dla podejmowanych prób immunoterapii nowotworów limfocytami T.

Publikacje:

Czystowska-Kuzmicz M, Sosnowska A, Nowis D, Ramji K, Szajnik M, Chlebowska-Tuz J, Wolinska E, Gaj P, Grazul M, Pilch Z, Zerrouqi A, Graczyk-Jarzynka A, Soroczynska K, Cierniak S, Koktysz R, Elishaev E, Gruca S, Stefanowicz A, Blaszczyk R, Borek B, Gzik A, Whiteside T, Golab J. Small extracellular vesicles containing arginase-1 suppress T-cell responses and promote tumor growth in ovarian carcinoma. Nat Commun. 2019 Jul 5;10(1):3000

Sosnowska A, Czystowska-Kuzmicz M, Golab J. Extracellular vesicles released by ovarian carcinoma contain arginase 1 that mitigates antitumor immune response. Oncoimmunology. 2019 Aug 20;8(11):e1655370.

Szajnik M, Czystowska-Kuźmicz M, Elishaev E, Whiteside TL. Biological markers of prognosis, response to therapy and outcome in ovarian carcinoma. Expert RevMol Diagn. 2016 Aug;16(8):811-26.

Czystowska M, Gooding W, Szczepanski MJ, Lopez-Abaitero A, Ferris RL, Johnson JT, Whiteside TL. The immune signature of CD8(+)CCR7(+) T cells in the peripheral circulation associates with disease recurrence in patients with HNSCC. Clin Cancer Res. 2013 Feb 15;19(4):889-99

Rahma OE, Ashtar E, Czystowska M, Szajnik ME, Wieckowski E, Bernstein S, Herrin VE, Shams MA, Steinberg SM, Merino M, Gooding W, Visus C, Deleo AB, WolfJK, Bell JG, Berzofsky JA, Whiteside TL, Khleif SN. A gynecologic oncology group phase II trial of two p53 peptide vaccine approaches: subcutaneous injection and intravenous pulsed dendritic cells in high recurrence risk ovarian cancer patients. Cancer Immunol Immunother. 2012 Mar;61(3):373-84.

Czystowska M, Szczepanski MJ, Szajnik M, Quadrini K, Brandwein H, Hadden JW, Whiteside TL. Mechanisms of T-cell protection from death by IRX-2: a new immunotherapeutic. Cancer Immunol Immunother. 2011 Apr;60(4):495-506

Szajnik M, Czystowska M, Szczepanski MJ, Mandapathil M, Whiteside TL. Tumor-derived microvesicles induce, expand and up-regulate biological activities of human regulatory T cells (Treg). PLoS One. 2010 Jul 22;5(7):e11469.

Czystowska M, Strauss L, Bergmann C, Szajnik M, Rabinowich H, Whiteside TL. Reciprocal granzyme/perforin-mediated death of human regulatory and responder T cells is regulated by interleukin-2 (IL-2). J Mol Med (Berl). 2010

Mandapathil M, Hilldorfer B, Szczepanski MJ, Czystowska M, Szajnik M, Ren J, Lang S, Jackson EK, Gorelik E, Whiteside TL. Generation and accumulation of immunosuppressive adenosine by human CD4+CD25highFOXP3+ regulatory T cells. J Biol Chem. 2010 Mar 5;285(10):7176-86.