Narodowe Centrum Nauki

Celem projektu jest uzyskanie
innowacyjnej wiedzy na temat etiologii zakażeń, zmienności, funkcji drobnoustrojów w odniesieniu do
konwencjonalnych metod mikrobiologicznych.

Celem głównym niniejszej pracy będzie próba oceny sIgE w popłuczynach nosowych w donosowej
próbie prowokacyjnej z alergenami jaja kurzego w grupie badanych – dorosłych (18-45 lat). Badanie
ma przełomowy charakter w obszarze poznania mechanizmów reakcji IgE-zależnej (w obrębie błony
śluzowej jamy nosa) w alergii pokarmowej. Możliwości oceny na różnych poziomach reakcji w tym
poziomie komórkowych: oznaczenie sIgE w popłuczynach nosowych dowodzi o innowacyjności
projektu i w konsekwencji będzie stanowić w przyszłości (po finalizacji niniejszego projektu wyniki
uzyskane w ramach realizacji niniejszego projektu będą wykorzystane w przyszłym projekcie)
kontynuację w ramach projektu Narodowego Centrum Nauki – OPUS przeprowadzonej na populacji
dzieci w wieku 6-14 lat. Donosowa próba prowokacyjna z alergenem jest metodą, która naśladuje
odpowiedź organizmu na działanie czynnika alergizującego. Stosowana w ocenie reaktywności błony
śluzowej na powszechne alergeny środowiskowe cechuje się wysoką swoistością, czułością i
bezpieczeństwo testu [1]. Na dzień dzisiejszy literatura przedmiotu dowodzi o potrzebie pracy nad
niniejszym zagadnieniem ze względu na obiecujące wyniki badań i poszerzanie o nowe możliwości
oceny. Trzy obecnie obiecujące prace w tym: na modelu mysim [2] i z zastosowaniem alergenów jajka
kurzego [3] i orzeszków ziemnych [4] dowodzą o potrzebie dalszych badan w tym zakresie. Należy
zaznaczyć, że oceny stopnia odpowiedzi na prowokowany alergen dokonano w oparciu o technikę, która
wykracza poza tradycyjny schemat oceny donosowej próby prowokacyjnej – termograf wizyjny ale co
istotne obserwowano istotne różnice względem ocenianych wartości – temperatury głowy i jamy nosa
(test Manna–Whitneya: 18,2°Cmin (zakres 4,7–80,8) vs grupa kontrolna 4,8°C min (0–24,7); p =
0,0006) [4]. Co istotne EAACI Position paper on the standardization of nasal allergen challenges
wskazuje na nową przesłankę do wskazań do wykonywania prób donosowych z wyraźnym akcentem o
potrzebie dalszych badań w tym zakresie [1]. Wnioskodawca jako pierwszy na świecie zamierza
wdrożyć ocenę kwalifikowaną jako obiektywna ocena w postaci oznaczenia w popłuczynach nosowych
sIgE skierowanym przeciwko białkom jaja kurzego po donosowej aplikacji alergenu. Hipoteza
badawcza zakłada, że w efekcie miejscowej prowokacji alergenem będzie obserwowany znamiennie
istotny wzrost poziomu sIgE w popłuczynach nosowych, co przekładać się będzie na typowy obraz w
fazie wczesnej reakcji alergicznej tzn. blokada jamy nosa, kichanie, wyciek wodnistej wydzieliny.
Materiał i metoda. Do badania zakwalifikowanych będzie 50 pacjentów w tym: 25 osób uczulonych na
alergeny jaja kurzego (dodatni wywiad kliniczny, testy skórne, sIgE w surowicy krwi) i 25 osób grupa
kontrolna w przedziale wiekowym 18-45 lat. Pacjenci będą diagnozowani w Uniwersyteckim Centrum
Klinicznym Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego. Metodą jaką posłużymy się w badaniu będzie
donosowa próba prowokacyjna z alergenem jaja kurzego. Alergen 10 μg (ekstrakt) zawieszony w 100
μg soli fizjologicznej będzie podawany zgodnie ze standardem [1] przez atomizer do obu nozdrzy.
Dawka zastosowana w teście prowokacyjnym na wzór badań stanowi 50% ekstraktu stosowanego w
testach pokarmowych doustnych [4]. Badanie będzie przebiegało w dwóch etapach: po miejscowej
aklimatyzacji do warunków panujących w pracowni badań zostanie wykonane pierwsze badanie (po
miejscowej aplikacji przy pomocy atomizera soli fizjologicznej w której będzie zawieszony alergenem),
w którym pacjenci będą poddani płukaniu jamy nosa na oznaczanie sIgE w popłuczynach a następnie ta
procedura będzie powtórzona w ciągu pierwszych 30 minut fazy wczesnej reakcji alergicznej. Materiał
do badań uzyskamy po uprzednim odwirowaniu popłuczyn nosowych z prędkością 1 000 rpm przez
okres 15 minut był przechowywany w temperaturze -70oC i następnie poddany
immunoenzymosorbcyjnego badaniu biochemicznemu (UniCAP, Pharmacia, Szwecja) przy zlecanym
progu czułości na poziomie 1.0μg/l. Równolegle to badania popłuczyn nosowych dokonamy oceny
subiektywnej skalą wizualno-analogową zgłaszanych dolegliwości w zakresie: blokady jamy nosa,
świądu, wycieku wodnistej wydzieliny.

2 grudnia 2010 roku Rada Unii Europejskiej, na podstawie sprawozdania Komisji Europejskiej z dnia 3
sierpnia 2010 roku, podjęła decyzję o objęciu mefedronu środkami kontroli oraz poddaniu sankcjom karnym
przewidzianym przez ustawodawstwo krajowe na terenie Unii Europejskiej (20101759/UE). Pomimo
wprowadzenia odpowiednich regulacji ustawowych, w Polsce z roku na rok, obserwuje się wzrost liczby
hospitalizacji pacjentów przyjmujących mefedron z innymi substancjami psychoaktywnymi [1].
Opublikowane przeze mnie w ostatnich 2 latach artykuły wskazują na to, że jednym z czynników
zwiększających ryzyko kolejnej hospitalizacji mogą być zaburzenia funkcjonowania wątroby [2].
Przeprowadzone analizy wykazały m.in., że to nie mefedron, lecz zakażenie HCV w tej grupie pacjentów
jest czynnikiem, mającym wpływ na podwyższenie poziomu enzymów wątrobowych. Na skutek
przyjmowania mefedronu z innymi narkotykami, oraz jednoczesnego występowania zakażenia HCV,
dochodzi do uszkodzenia miąższowych komórek wątroby. Efektem tego jest zwiększone uwalnianie
aminotransferaz z wątroby do krwi i podwyższenie ich stężenia [3]. Jednakże są to niespecyficzne markery
dla uszkodzeń wątroby, ponieważ występują w wielu rodzajach komórek, a ich wzrost notuje się przy
uszkodzeniu niemal każdego narządu. Z tego powodu należałoby zbadać bardziej specyficzne markery
hepatotoksyczności, takie jak: keratyna 18 (K18), dehydrogenaza glutaminianowa GLDH, α-glutationo-Stransferaza
(αGST), czynnik martwicy nowotworów alfa (TNF-α) oraz interleukina 1-Beta [4]. Do badania
zostaliby włączeni pacjenci bez współwystępującego zakażenia HCV przyjmujący mefedron z alkoholem
bądź mefedron z heroiną (po 15 osób w każdej z grup). Z moich dotychczasowych badań wynika, że
pacjenci nie przyjmują samego mefedronu, lecz łączą go z innymi substancjami psychoaktywnymi [1]. Z
tego powodu grupę porównawczą stanowiliby pacjenci uzależnieni od samej heroiny (n = 30), alkoholu (n =
30), jak również zdrowe osoby (n = 30). Z badania wykluczono by pacjentów z jednostkami chorobowymi
mogącymi mieć wpływ na uzyskane wyniki parametrów wątrobowych, które byłyby mierzone w materiale
biologicznym pobranym niezwłocznie po przyjęciu do szpitala. Prowadzone w przyszłości badania
obejmowałyby większą grupę osób, wliczając w to pacjentów z współwystępującym zakażeniem HCV.
Uzyskane wstępne wyniki pozwoliłyby także na wyodrębnienie grup pacjentów, dla których konieczna
byłaby suplementacja preparatami regenerującymi wątrobę, tj. zawierającymi S-Adenozylometioninę
(SAM). S-adenozylometionina wpływa na metabolizm ważnych neuroprzekaźników w ośrodkowym
układzie nerwowym, oddziałuje pozytywnie na funkcjonowanie wątroby oraz warunkuje produkcję
glutationu, przez co klasyfikowana jest jako pośredni antyoksydant [5]. Prowadzone w przyszłości badania
obejmowałyby m.in. wpływ suplementacji S-adenozylometioniną na wymienione powyżej biomarkery
hepatotoksyczności. Jednakże w pierwszej kolejności należałoby zbadać zaawansowane markery
hepatotoksyczności w grupie pacjentów przyjmujących mefedron, nie zakażonych HCV. Przeprowadzenie
tych badań pozwoliłoby stwierdzić czy rzeczywiście przyjmowanie mefedronu z heroiną, bądź alkoholem,
wykazuje działanie hepatotoksyczne, czy też że w przyszłych badaniach należałoby się skupić w większym
stopniu na zakażeniu HCV w tej grupie pacjentów. Uzyskane wyniki odniesione zostałyby do jakości życia
mierzonej odpowiednimi kwestionariuszami. Obniżenie liczby stosowanych jednocześnie leków
psychotropowych u pacjentów przyjmujących mefedron poprzez włączenie u nich dodatkowej suplementacji
preparatem regenerującym wątrobę, mogłoby przyczynić się także do zmniejszenia liczby hospitalizacji, a co
za tym idzie obniżenia ponoszonych przez państwo kosztów generowanych przez stosowanie
polifarmakoterapii.

Pomimo licznych rozwiązań w stomatologii nadal istnieje problem szczelności stosowanych powłok
i wypełnień, co sprzyja nawrotom próchnicy. Innowacyjnym rozwiązaniem jest zastosowanie polimerów
drukowanych jonami (ang. ion-imprinted polymer, IIP), które nie były dotychczas badane pod kątem
zastosowania w stomatologii. Zaprojektowany IIP mógłyby być wykorzystany jako stomatologiczny system
łączący (tzw. bonding), który pobudza mineralizację na styku materiał-zębina (przedłużone uwalnianie jonów
Ca2+ i OH-) i łączy się z tkanką na zasadzie oddziaływań z apatytem biologicznym i/lub kolagenem
(zastosowanie odpowiednich monomerów).
Celem działania naukowego jest synteza i charakterystyka polimerów drukowanych jonami Ca2+ i OHoraz
zbadanie podstaw procesu odwzorowania jonów Ca2+ i OH- w odniesieniu do nowych zaproponowanych
monomerów i czynników sieciujących. Syntezę IIP przeprowadzę w cienkiej warstwie metodą
fotopolimeryzacji w układzie monomer-wzorzec-czynnik sieciujący. Monomery i czynniki sieciujące do
polimeryzacji wybrałam ze związków już stosowanych w stomatologii m. in. metakrylan 2-hydroksyetylu,
dimetakrylan glikolu etylenowego oraz związków metakrylowych wykazujących adhezję do ludzkich
komórek macierzystych miazgi zęba m. in. metakrylan tetrahydrofurfurylu, acetylooctan
2-(metakryloiloksy)etylu, N-(4-hydroksyfenylo)metakrylamid, diakrylan 1,6-heksanodiolu, triakrylan
etoksylowanego trimetylolopropanu, przy czym te ostatnie nie były dotychczas badane w procesie druku
jonowego. Wzorcem polimeryzacji będzie Ca(OH)2.

Przedstawiony projekt stanowi badanie pilotażowe, przed większym projektem
badawczym planowanym do złożenia w przyszłym konkursie Narodowego Centrum Nauki.
Jego celem będzie ocena różnic w profilu ekspresji miRNA klinicznie łagodnych oraz
agresywnych postaci osloniakow nerwu przedsionkowego, oraz możliwości wykorzystania
tych różnic jako narzędzia diagnostycznego i prognostycznego. Przedstawiony projekt pozwoli
na weryfikacje hipotezy, że profil ekspresji miRNA stwierdzony w tkankach guza koresponduje
z profilem miRNA oznaczonym w płynie mózgowo-rdzeniowym, pobranym od tego samego
pacjenta. W kolejnym etapie, w większym projekcie hipoteza ta zostanie potwierdzona na
szerszej grupie pacjentów, badanie zostanie także rozszerzone o kolejne grupy badane:
pacjentów z rozpoznaniem neurofibromatozy typu 2, która charakteryzuje się obustronnym
występowaniem osloniakow przedsionkowych, oraz pacjentów z odrostem guza po
wcześniejszym leczeniu radioterapia (gamma knife).
Poznanie profilu ekspresji miRNA charakterystycznych dla osloniakow przedsionkowych o
rożnym typie wzrostu pozwoli na wytypowanie konkretnych rodzajów miRNA, których
ekspresja jest podwyższona lub obniżona, do dalszych badan nad ich funkcja w rozwoju i
progresji tego typu nowotworu. Pozwoli to na lepsze zrozumienie biologii osloniaka
przedsionkowego w kontekście nowych metod leczenia niezabiegowego tych guzów.
Dodatkowo identyfikacja określonych profili miRNA w płynie mózgowo-rdzeniowym
pobranym od pacjentow z rozpoznaniem osloniaka przedsionkowego może przyczynić się do
opracowania metody diagnostycznej oceniającej ryzyko szybkiej progresji guza, bez
konieczności biopsji chirurgicznej.

Kinaza Aurora A jest jedną z serynowo-treoninowych kinaz, które kontrolują procesy mitozy i mejozy
zachodzące w komórkach. W literaturze jej nadekspresja często jest łączona z występowaniem różnych
chorób nowotworowych [1]. Poszukiwanie związków mogących hamować nadekspresję tego białka jest
jedną ze strategii, będącą polem badań w obszarze nauk farmaceutycznych i medycznych [2-3]. Większość
doniesień skupia się jednak na związkach syntetycznych. W ramach projektu znaczną grupę stanowić będą
związki pochodzenia naturalnego, przede wszystkim kapsaicyna i jej pochodne kapsaicynoidy. Kapsaicyna
jako związek o potencjalnym działaniu hamującym kinazę Aurora A została wybrana, ponieważ wykazano
wcześniej, że suplementacja kapsaicyny znosi oporność na leczenie cisplatyną wywołane nadekspresją
kinazy Aurora A [4]. Wstępne analizy wykorzystujące dokowanie molekularne wskazują, że kapsaicyna
może wykazywać taki właśnie potencjał [5].
W pierwszym etapie projektu wykorzystując dokowanie molekularne w kierunku odnalezienia
potencjalnych inhibitorów kinazy Aurora A zostanie przebadana grupa związków (głównie pochodzenia
naturalnego), wykazująca podobieństwa strukturalne z kapsaicyną. Wśród planowanych do zbadania
związków są kapsaicynoidy naturalne i syntetyczne (dihydrokapsaicyna, homokapsaicyna, noniwamid,
arvanil, olvanil, kapsiat), kurkumina, piperyna, allicyna i zingeron. Dokowanie molekularne będzie
wykonane przy wykorzystaniu dwóch pakietów – Surflex i AutoDock [6]. Obejmować ono będzie również
związki o znanej aktywności względem kinaz Aurora, m. in. barasertib, alisertib, danusertib [7-8].
Dokowanie molekularne jest obecnie jedną z powszechnie wykorzystywanych metod w naukach
farmaceutycznych do opisywania modelowania, symulacji i wizualizacji procesów biologicznych
i medycznych przy użyciu komputerów. Ze względu na stosunkowo niski koszt finansowy i czasowy są
wykorzystywane jako pierwszy etap przed podjęciem właściwych eksperymentów in vitro i in vivo.
W oparciu o uzyskane wyniki z dokowania, planowane jest wykonanie weryfikujących badań in vitro.
Wykonany zostanie test kit służący do oceny hamowania kinazy Aurora A (CycLex Aurora Family Kinase
Assay/Inhibitor Screening Kit). Takie badania są powszechnie wykorzystywane w ocenie inhibitorów Aurory
A [9]. Choć kinaza Aurora A jest znanym białkiem i od lat prowadzone są na niej liczne eksperymenty, do
tej pory nie stosowano połączenia metod numerycznych i eksperymentalnych w badaniu jej inhibitorów.
Wykorzystanie związków o różnej budowie umożliwi też ocenić wpływ struktury cząsteczki na potencjalny
efekt biologiczny.
Projekt ten jest kontynuacją pracy doktorskiej „Analiza strukturalna i fizykochemiczna wybranych ligandów
receptora TRPV1”. W ramach tej rozprawy została przeprowadzona analiza strukturalna kapsaicyny i jej
pochodnych. Uzyskane podczas tych badań informacje na temat struktury krystalicznej będą punktem
wyjścia do analiz in silico. Sposób ułożenia oraz sieć oddziaływań utworzona przez cząsteczkę inhibitora
związanego przez kinazę Aurora A będzie stanowić punkt odniesienia dla wyników uzyskanych dla
badanych związków. Badania aktywności biologicznej będą więc kolejnym etapem badań prowadzonych
nad kapsaicyną i jej pochodnymi.

W niniejszym wniosku zaplanowano badania, które pozwolą ocenić stopień zróżnicowania metabolicznego
szczepów P. aeruginosa, wyizolowanych od pacjentów CF na różnych etapach choroby. Pozwoli to na
oszacowanie zależności między ewolucją szczepów prowadzącą do nabycia wielolekooporności, fenotypu
śluzowego oraz zdolności do tworzenia biofilmu, a ich właściwościami metabolicznymi, w odniesieniu do
umiejętności wykorzystania konkretnych źródeł węgla i azotu. Zaproponowana do realizacji badań technika
mikromacierzy fenotypowych, ze względu na możliwość globalnej i równoczesnej analizy metabolizmu
różnorodnych substratów, pozwoli na porównanie szlaków metabolicznych w P. aeruginosa izolowanych od
pacjentów na rożnych etapach CF. Potwierdzenie postawionej hipotezy badawczej dotyczącej specyficznych
zależności pomiędzy rozwojem charakterystycznych fenotypów P. aeruginosa u pacjentów przewlekle
chorujących na CF, a zdolnością do metabolizmu określonych źródeł węgla i azotu, będzie mieć znaczenie nie
tylko dla zrozumienia samego procesu patogenezy, ale może również otwierać perspektywę do rozwoju
nowych leków do walki z tymi chorobotwórczymi drobnoustrojami. Ponadto, możliwość realizacji
wnioskowanego działania badawczego będzie miała znaczący wpływ na rozwój naukowy Kierownika i
umożliwi zaplanowanie dalszych badań związanych z charakterystyką tych patogennych szczepów, na
realizację których Kierownik będzie starał się pozyskać środki finansowe z kolejnych grantów. Uzyskane
wyniki, wzbogacone o nieopublikowane dotąd rezultaty badań wstępnych przeprowadzonych w grupie
badawczej Kierownika, z dużym prawdopodobieństwem zostaną opublikowane w renomowanym czasopiśmie
naukowym, co również będzie miało duże znaczenie dla ścieżki naukowej Kierownika. Dodatkowo nawiązana
w IBB współpraca badawcza, dostarczy Kierownikowi nowych umiejętności i możliwości, które będzie mógł
wykorzystać w dalszej pracy.

The leaky gut syndrome (LGS) is a combination of many disorders in the human body resulting from disturbance of the
intestinal barrier's selective permeability. Increased permeability enables penetration of undesirable particles, such as
toxins, outside the intestine lumen. These particles can be hazardous to health and may cause symptoms that reduce
the quality of life (e. g. flatulence, diarrhoea or constipation, vomiting, chronic fatigue, and headache). The cause of LGS
is unknown, but a significant impact of poor diet or lifestyle and infections of enteropathogens, especially
enterotoxigenic E. coli (ETEC), is suspected. The existing methods of therapy for the LGS are inefficient and insufficient.
Therefore, LGS is a subject over which numerous studies are conducted, and new approaches are sought.
Tormentillae rhizoma (TR) is a traditionally used pharmacopeial plant material with a wide range of applications mainly
related to gastrointestinal (GI) tract ailments. The herb originates from Tormentillae erecta (TE), from the Rosaceae
family, which is a widespread species in Eurasia. TR is taken orally in a form of decoctions and infusions, but the most
popular preparation is a tincture (Tormentillae tinctura (TT)). Orally, TR is used for the symptomatic treatment of
dysentery, diarrhoea, poisoning, ulcerative colitis, inflammation of GI.
TR has been used for centuries for treatment of GI tract infections, and its effectiveness has been clinically confirmed.
Despite attributed properties and observed bioactivity, the mechanisms responsible for the beneficial effects of TR in GI
tract ailments have not been yet fully determined. What is more, the chemical principles triggering biological effects are
not unambiguously indicated, especially that from a chemical perspective TR is a very interesting plant material
containing a wide variety of specialized metabolites, which can contribute to its therapeutic properties. What is more, as
medicine taken orally and with activity related to GI tract, its interaction with gut microbiota should be prioritized while
designing studies on its biological properties. The questions of Tormentillae tinctura metabolites (TTM) (TT constituents
metabolized by human gut microbiota) as well as its impact on microbiota homeostasis should be addressed. Despite
crucial role of intestinal epithelium and microbes residing in its lumen, there are no reports about the mechanism of
action of TT and interactions between TT and human gut environment.
In recent years, the significant contribution of gut microbiota in human organism homeostasis is observed. At first, the
microbiota is co-responsible for the intestinal barrier's selective permeability and is a source of Pathogen Associated
Molecular Patterns (PAMPs) migrating through the imbalanced epithelium, which then interact with hosts immune
system. Moreover, the bacteria present in the gut can convert orally taken compounds which can then be absorbed into
the bloodstream and interact with the biochemical processes. For this reason, the final properties of orally applied
preparations containing plant materials may differ from the properties of the compounds which are initially present in
them. On the other hand, orally applied therapeutics may alter the composition of human gut microbiota. The positive
outcome of this activity may include increasing the gut microbiota diversity and acting as probiotics, whereas the
negative outcome may be displayed as microbiome imbalance (dysbiosis). The negative impact on microbiota
communities can be observed in applied therapies of LGS, which are currently based on antibiotics and
chemotherapeutics and result in gut microbiota imbalance leading to significant long-term side effects.
The main aim of the submitted project is to justify the use of TT in the treatment of the leaky gut syndrome.
Hypotheses:
H1. TT contains condensed and hydrolyzable tannins contributing to its therapeutic properties.
H2. Chemical constituents of TT are metabolized by human gut microbiota and beneficially influence its diversity ex vivo.
H3. TT and TTM inhibit the growth of enterotoxigenic E. coli (ETEC) and Clostridium sp.
H4. TT and TTM influence the Caco-2 cells monolayers integrity and permeability parameters.
The studies to confirm the stated hypotheses will be carried out in cooperation between Microbiota Lab (Centre for
Preclinical Studies, Medical University of Warsaw and Institute of Animal Nutrition (Freie Universität Berlin).

Severe acute respiratory syndrome-coronavirus 2 (SARS-CoV-2) causes severe pandemic COVID-19. When activation of
the innate immune system fails to eliminate pathogen or to induce adequate adaptive response, persistent
inflammation, manifesting by cytokine storm, ARDS and organ failure may develop. The Spike glycoprotein (S-gp) is a
glycosylated trimeric protein protruding from the viral surface, highly homologous with that of SARS-CoV-1. The
complement system is a major branch of immune response, cross-talking with various mechanisms of immunity, both
innate and adaptive. We hypothesize that SARS-CoV-2 S-gp exposed N-glycans may be recognized by complement lectin
pathway (LP)-activating collectins and/or ficolins – pattern recognition molecules with affinity to carbohydrates. We
based our hypothesis on published data, concerning SARS-CoV-1 and SARS-CoV-2/COVID-19: 1. SARS-CoV-1 S-gp is as
target for mannose-binding lectin (MBL) and surfactant protein D (SP-D) 2. Glycosylation site of S-gp at Asn343 is
essential for MBL binding 3. Data from murine SARS-CoV-1 model showed a crucial role of the complement in the
development of cytokine shock and ARDS 4. Complement activation contributes to the COVID-19 and higher MBL serum
levels are associated with severe adverse effects in patients 5. Inhibition of complement (also with LP-inhibitors gives
promising effects of treatment 6. High expression of MBL and deposition of MASP-2 in lung tissues from COVID-19
patients.
Interaction of complement with S-gp may be essential for clearance of infection but on the other hand, it may hinder
the access of neutralizing antibodies to the viral epitopes. Furthermore, complement over-activation may lead to lifethreatening
events. To determine the role of S-gp glycosylation pattern in the interaction with these factors, we intend
to test the binding of recombinant and natural (complexed with MASP serine proteases, able to activate complement)
lectins MBL, collectin liver-1 (CL-L1), collectin kidney-1 (CL-K1) and ficolins: ficolin-1, -2, -3. to recombinant SARS-CoV-2
S-gp and its glycosylation variants, as well as investigate whether lectin-glycoprotein interaction leads to complement
activation. Furthermore, complement non-activating collectin SP-D will be included. We plan to express five
glycoproteins: 1. wild-type SARS-CoV-2 S-gp; 2. S-gp only with high-mannose N-glycans; In addition, to examine the role
of particular N-glycans, we will express 3 variants substitution at N-glycosylation sites: Asn343; Asn234; Asn801 as well
as 3. wild-type SARS-CoV-1 S-gp (control). These products will be used for analysis of glycopeptides and glycans derived
from the S-gp and its glycosylation variants, and for evaluation of the role of N-glycans in SARS-CoV-2 recognition by
selected lectins and SARS-CoV-2 specific antibodies.
Although recombinant antigens are widely used in vaccines/diagnostics, to confirm the functionality of our preparations,
we will test their reactivity with commercially available anti-S-gp antibodies as well as with antibodies present in sera
from patients diagnosed with paediatric inflammatory multisystem syndrome – temporally associated with SARS-CoV-2
(PIMS-TS). The usage of such sera will allow also determination of S-gp-specific antibody profile in patients and to
investigate an interplay between complement and antibodies. We intend to answer the following questions: 1. Which
PRM, specific for the lectin pathway (or SP-D) bind SARS-CoV-2 S-gp glycans? 2. What is the molecular basis of such
interaction? 3. Does it lead to complement activation? 4. Does it inhibit specific/cross-reacting antibody binding? 5. Do
antibodies raised in response to SARS-CoV-2 infection modify interaction of lectins with S-gp? 6. Are investigated factors
involved in pathogenesis of PIMS-TS?
The use of defined S-gp glycosylation variants may shed more light on complement activation and reveal the underlying
molecular mechanisms. The project should contribute to better understanding of the COVID-19 and PIMS-TS
pathogenesis by exploring early immune response: interaction of N-glycans of S-gp with the complement. The outcome
of the project may significantly influence the development of disease diagnostics (based on patients’ genotype related
to the complement), treatment (supplementation/inhibition therapy regarding the complement system) and prevention
(vaccination strategies based on the identified glycans).

Immunotherapy is currently considered as one of the most exciting areas in cancer therapy, however it still needs
further improvement. The failure to prevent, control and completely eradicate malignancies by infiltrating immune cells
can be exacerbated by the metabolic flexibility of neoplastic cells. All forms of immunotherapy, including immune
checkpoint inhibitors (ICIs), CAR-T and CAR-NK cells are likely to be impacted by the build-up of specific metabolites and
signaling molecules in the tumor microenvironment (TME). Transcriptomics analysis of TCGA data revealed that in many
cancer types high expression of glutaminase (GLS) is usually associated with poor survival rate. GLS is an enzyme that,
together with glutamate dehydrogenase, metabolize glutamine into alpha-ketoglutarate and 2 molecules of ammonia.
Ammonia, a waste byproduct of amino-acid metabolism, tends to accumulate in the TME at supra-physiological
concentrations, 50-100x higher than the level of ammonia in plasma. Therefore, I hypothesized that a TME rich in
ammonia would be more immunosuppressive. My preliminary data support the idea that ammonia is an
immunosuppressive factor since it strongly inhibits the cytotoxic activity of NK cells toward target cancer cells and may
ultimately impact all forms of cancer immunotherapies. The research proposal will tackle the following questions:
1) How could immune effector cells, such as NK cells and cytotoxic T cells (CTLs) sense ammonia?
2) How can we prevent the accumulation of ammonia in TME and recover the cytotoxic function of immune cells?
3) Will the reduction in ammonia production stimulate anti-tumor immunity and lead to tumor growth inhibition?
In order to uncover the ammonia’s mechanism of action, I have already tested if ammonia affects the release of
cytolytic granules by effectors cells. I found that degranulation process is not inhibited by ammonia. Therefore, we plan
to carry out a proteome and secretome analysis of ammonia-treated cytotoxic NK and T cells. We may find changes in
the levels of activating or inhibitory receptors, lytic enzymes or secreted cytokines, since they all are necessary for
efficient killing of target cancer cells. Additionally, ammonia was reported to induce autophagy in cancer cells. Indeed, I
found that ammonia upregulates the level of Sequestosome-1/p62, a cargo receptor for the autophagic degradation of
proteins. Therefore, we plan to confirm the hypothesis that ammonia inhibits cytotoxicity function of NK and CTLs by
inducing autophagy. Recent reports also showed that function of CTLs can be suppressed by increased concentration of
extracellular potassium (K+) ion, due to autophagy. Thus, we plan to measure extracellular K+ concentration,
accompanied with metabolome analysis of ammonia-treated NK and CTLs.
In order to inhibit the build-up of ammonia in TME, we will test several pharmacological metabolism modulators that:
i) inhibit GLS and glutamine transporters SLC1A5 and SLC7A5 in cancer cells, previously screened for high expression of
GLS and ammonia production;
ii) activate the carbamoyl phosphate synthase-1 to trap ammonia in the urea cycle using carglumic acid, an FDAapproved
treatment for hyperammonemia.
The efficacy of these drugs on the production of ammonia and the cytotoxic activity of NK cells and CTLs will be
evaluated. Lastly, we will evaluate in vivo efficacy of the most efficient metabolism modulators that were able to reduce
the ammonia production by cancer cells. Their efficacy in reducing ammonia levels in tumor interstitial fluids, tumor
infiltration by CTL and NK and tumor growth will be tested in the syngeneic mouse model. The selected compound, that
achieved the best control of tumor growth will be next combined with immune checkpoint inhibitors (ICIs), such as anti-
PD1 or anti-CTLA4, to test whether the inhibition of ammonia build-up in tumors enhances the response of the tumors
to immunotherapy.
Finally, the implementation of the project will provide the necessary evidence regarding the role of ammonia in inducing
immunosuppression and resistance to immunotherapeutics. The results will demonstrate its mechanism of action and
provide proof of concept that abrogation of ammonia accumulation in the TME could be a beneficial approach for
effective immunotherapy.