Razvoj medicine i znanosti omogućuje nam danas bolje razumijevanje bolesti i stanja, otkrivanje novih lijekova i poboljšanje uvjeta lječenja. No, kako bi do svega toga došlo zaslužni su, među ostalima, i istraživači u laboratorijima koji svoje znanje i vještine koriste za otkrivanje uzroka, nastanka i razvoja pojedinih bolesti. Tridesetšestogodišnja Marijana Ručević, zaposlenica Instituta Ruđer Bošković, trenutno je na postodoktorskom usavršavanju u SAD-u u Centaru za istraživanje karcinoma bolnicie Rhode Island pri Brown Sveučilištu. To je samo nastavak njezine uspješne istraživačke karijere koja je započela još za vrijeme studija Biotehnologije na Sveučilištu u Zagrebu.

Biološka istraživanja
“Postdoktorsko usavršavanje u COBRE CCRD (Center fo Cancer Research Development) započela sam zahvaljujući Unity Through Knowledge (UKF) projektu 2A ”Endemic Nephropathy: proteomics approach for biomarkers discovery and etiology study“. Usavršavanje sam dalje nastavila na istoj tematici endemske nefropatije (EN) te na nekoliko tipova karcinoma uz primjenu nove tehnologije, Imaging Mass Spectometry (IMS). Riječ je o vrlo moćnoj tehnologiji koja se pojavila prije svega desetak godina i spada u tzv. state-of-the-art technology. Primjena IMS-a pokazala se izuzetno korisnom u mnogim područjima. Sve više mjesta IMS nalazi i u istraživanjima karcinoma te se danas intenzivno radi na njezinom unaprijeđenju i potencijalnoj primjeni u kliničke svrhe”, objašnjava M. Ručević. Preduvjet za rad na projektima financiranih putem UKF-a bio je da se istražuje problem aktualan za Hrvatsku i to primjenom nove tehnologije, a sa ciljem da se stečeno znanje i tehnologija prenese u Hrvatsku. Endemska nefropatija je izuzetno važna za Hrvatsku, odnosno dio oko Slavonskog Broda gdje su liječnici još unatrag nekoliko desetljeća primijetili da tamošnji bolesnici imaju znatno više bubrežnih bolesnika te da je na tom području izuzetno učestao tumor urotrakta koji je u ostatku Hrvatske inače rijedak oblik karcinoma. “Hipoteza na kojoj se još uvijek radi jest da je bolest ustvari izazvana trovanjem aristolohičnom kiselinom prisutnoj u biljci Aristolochia Clematitis koja endemski raste na tom području. Dosta istraživačkih grupa radi na problemu EN, posebice na toksikološkom i genetskom aspektu. Naša su istraživanja usmjerena na proteomiku tj. na sustavnu analizu proteina koja podrazumijeva otkrivanje proteina, identifikaciju, kvantifikaciju i funkcionalnu karakterizaciju.

Nastanak bolesti
Istraživanja smo započeli na animalnom modelu u kolaborativnoj studiji sa istraživačkom grupom prof. A. P. Grollmana pri State University of New York (SUNY). Budući da se na animalnom modelu mogu planirati eksperimenti i inducirati trovanje aristolohičnom kiselinom, u cilju nam je otkriti promjene u sastavu proteoma, i to ponajprije u ranom stadiju po izloženosti trovanju. Do sada su uočene značajne promjene u sastavu proteoma izazvane trovanjem aristolohičnom kiselinom, te je identificirano nekoliko proteina dosljednih bubrežnoj endotoksičnosti i patogenezi urogenitalnog trakta. U cilju je razjasniti i njihovu moguću ulogu u mehanizmu nastanka bolesti. S druge strane, od velikog je interesa istražiti i potvrditi mogućnost primjene identificiranih proteina kao biomarkera u dijagnostičke i terapeutske svrhe. Stoga konačni je cilj nakon završetka animalne studije, nastaviti istraživanja na pacijenata koji boluju od endemske nefropatije i/ili pridruženim karcinom urogenitalnog trakta”, objašnjava M. Ručević.

Tkivni biomarkeri
IMS omogućava istovremeno identifikaciju i određivanje prostorne raspodjele molekulskog sadržaja direktno u uzorcima tkiva, biopsije, pojedinačne stanice kao i čitavog presjeka tijela malih životinja. Na taj način moguće je odrediti točnu prostornu raspodjelu nekoliko stotina različitih analita unutar tkiva u pojedinom eksperimentu. IMS je pokazao veliki potencijal u istraživanjima karcinoma, upalnih stanja i bolesti iz razloga jer može identificirati i one promjene koje nisu vidljive danas dostupnim histološkim metodama. No, to iziskuje veliki angažman liječnika specijaliziranih za određeni tip karcinoma, stručnjaka iz područja MS posebice, IMS, i biokemičara kako bi se iz svega izveo ispravan zaključak. Nadalje, IMS je izravan pristup za otkrivanje tkivnih biomarkera, a pored toga predstavlja i brz način klasifikacije tkivnih uzaraka u smislu da razlikuje tkiva zahvaćena karcinomom od upalom zahvaćenih tkiva. Za sada, IMS se koristi još uvijek samo u svrhu istraživanja, ali se intenzivno radi na implementaciji ove tehnologije u kliničke svrhe.“Ultraflextreme, uređaj na kojem trenutno radim koristi MALDI (matrix-assisted laser desorption ionization) kao metodu ionizacije za IMS (MALDI-IMS). Za pripremu tkivnih uzoraka u svrhu IMS-a koristi se slajd koji izgleda poput mikroskopskog, ali mu je površina provodljiva”, objašnjava M. Ručević.

State-of-the-art

Što je IMS
Razvoj masene spektrometrije u posljednjih 20 godina i primjena ove metode u analitici makromolekula, prije svega proteina i ugljikohidrata, otvorio je nove perspektive za uporabu ove metode u medicini, biotehnologiji i ostalim biodisciplinama. Imaging MS je jedna vrsta sinteze dviju tehnika, MS i oslikavanja. Metoda omogućava lokalizaciju i prostorni prikaz raspodjele malih i velikih molekula u uzorku, pa čak i makromolekula kao što su proteini i polisaharidi.

Portret znanstvenice

Marijana Ručević studirala je biokemijsko inženjerstvo na Prehrambeno-biotehnološkom fakultetu Sveučilista u Zagrebu nakon čega je upisala doktorski studij biotehnologije. Kao student na razmjeni otišla je na Brown gdje je napravila eksperimentalni dio doktorata koji je obranila na Zagrebačkom Sveučilištu. Nekoliko godina radila je na Fakultetu, a zatim godinu dana u Plivinom Istraživačkom institutu na odijelu biotehnologije. Nakon toga zapošljava se na Institutu Ruđer Bošković i radi na Odjelu za celularnu biokemiju.

Financiranje

U istraživanjima nema recesije Ekonomska kriza osjeća se i u SAD-u, kaže, ali biomedicinska istraživanja se i dalje provode. Financira ih najvećim dijelom National Institute of Health (NIH), a učestala je i suradnja s farmaceutskim kompanijama. Radni dan prema potrebi traje i po desetak sati, a redovno se održava i sastanak s mentorima kako bi se raspravljalo o postignutim rezultatima i dogovorili daljnji eksperimenti. M. Ručević radi u Centru za proteomiku koji vodi prof. Đuro Josić, u sklopu COBRE CCRD koji vodi prof. Douglas C. Hixson.