Dr Agnieszka Gajewicz z UG została laureatką prestiżowego programu L’Oréal-UNESCO

Dr Agnieszka Gajewicz, stypendystka 17. edycji programu L'Oréal-UNESCO Dla Kobiet i Nauki,
Kategoria habilitancka

Opis projektu naukowego

Temat projektu naukowego: Opracowanie metod szacowania przekrojowego (read-across) wspierających proces oceny ryzyka chemicznego stwarzanego przez nanomateriały.

Obszar badań: Substancje chemiczne (zarówno te istniejące jak i nowo syntetyzowane) mają ogromny wpływ na jakość codziennego życia oferując coraz to lepsze produkty oraz bardziej wydajne procesy technologiczne. Te same substancje chemiczne mogą jednak stanowić poważne zagrożenie dla zdrowia człowieka i zwierząt oraz wykazywać negatywny wpływ na środowisko przyrodnicze. Dlatego tak ważna jest ocena potencjalnego ryzyka, jakie mogą stwarzać związki chemiczne w całym cyklu swojego życia oraz zarządzanie tym ryzykiem w celu zminimalizowania negatywnych skutków w przyszłości. Często jest to utrudnione ze względu na wysokie koszty badań, niezwykle czasochłonne i skomplikowane procedury eksperymentalne, a także wątpliwości natury etycznej związane z prowadzeniem badań doświadczalnych na zwierzętach laboratoryjnych. Istotne staje się więc wykorzystanie w tym celu metod komputerowych (tzw. metod in silico).

Cel badań: Opracowanie - przy wykorzystaniu metod z zakresu chemii teoretycznej, chemometrii, statystyki oraz matematyki - nowych algorytmów read-across służących komputerowej ocenie ryzyka stwarzanego przez związki chemiczne (ze szczególnym uwzględnieniem nanocząstek).

Opis badań: U podstaw metod in silico leży założenie, że związki o podobnej budowie chemicznej wykazują podobną aktywność biologiczną. Dlatego na podstawie strukturalnie podobnych związków
z danej grupy istnieje możliwość przewidzenia modelowanej wartości (np. toksyczności) dla związków, dla których takich danych brakuje. Jest to możliwe w oparciu o zbiór deskryptorów struktury (tj. zmiennych kodujących informacje na temat budowy chemicznej) obliczonych metodami chemii komputerowej oraz odpowiedniego modelu matematycznego. Wśród obecnie najważniejszych metod komputerowych w zakresie oceny ryzyka wymienić należy: metody ilościowego modelowania zależności pomiędzy strukturą chemiczną a aktywnością biologiczną (QSAR) oraz metody szacowania przekrojowego (ang. read-across). Zastosowanie obu wymienionych powyżej grup metod wiąże się jednak z wieloma problemami. Metody QSAR wymagają dużego i reprezentatywnego zbioru danych eksperymentalnych, który jednak nie zawsze jest jeszcze dostępny. Natomiast w przypadku metod read-across ograniczenia wiążą się z np. brakiem przejrzystego algorytmu modelowania. Dlatego zanim metody read-across znajdą pełne zastosowanie w procesie oceny ryzyka nowych oraz istniejących substancji chemicznych, konieczne jest uzupełnienie brakujących elementów wiedzy w samej metodyce prowadzonych badań. Opracowane algorytmy read-across będą dodatkowo wspierały proces projektowania nowych, bezpiecznych dla zdrowia człowieka i środowiska naturalnego związków chemicznych (np. nanocząstek) zgodnie z ideą "safe-by-design". Możliwe to będzie dzięki komputerowej ocenie potencjalnego ryzyka stwarzanego przez kombinatorycznie wygenerowane wirtualne związki. Dzięki temu ostatecznie zsyntezowane i eksperymentalnie przebadane zostaną wyłącznie najbardziej obiecujące związki (tj. związki wykazujące optymalną kombinację specyficznych właściwości i funkcjonalności oraz bezpieczeństwa).

BIOGRAM

Życiorys naukowy: Od początku kariery akademickiej jest związana z Wydziałem Chemii Uniwersytetu Gdańskiego, najpierw jako studentka (1999-2004), później słuchaczka studiów doktoranckich (2008-2013), pracownik naukowo-techniczny (2011-2013), asystent (2013- 2014), a obecnie adiunkt (od 2014). W latach 2016-2017 odbyła roczny staż podoktorski w Japonii. Wcześniej odbyła również 8 krótkoterminowych staży naukowych m. in. w USA, Japonii i Niemczech. Dr Gajewicz aktywnie uczestniczy w projektach naukowych pełniąc rolę kierownika - NCN lub wykonawcy - Horyzont 2020, 7. Program Ramowy, FNP, PAN-JSPS (Japan Society for the Promotion of Science). Jest autorką ponad 35 publikacji naukowych w wiodących czasopismach (m.in. Nature Nanotechnology, Nanoscale, Nanotoxicology, Chemistry of Materials). Jest również laureatką krajowych i międzynarodowych nagród i wyróżnień, m.in. laureatką stypendium Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego dla Wybitnych Młodych Naukowców.

Praca badawcza i jej znaczenie: Celem projektu naukowego dr Gajewicz jest rozwój metod chemoinformatycznych, wspierających ocenę ryzyka chemicznego stwarzanego przez nowe oraz obecne w środowisku substancje chemiczne (ze szczególnym uwzględnieniem nanomateriałów). Jest to szczególnie istotne w obliczu obserwowanego od wielu lat systematycznego wzrostu liczby związków chemicznych, mogących stanowić poważne zagrożenie dla zdrowia człowieka. Opracowywane metody znajdują również zastosowanie w procesie komputerowego projektowania nowych, bezpiecznych dla zdrowia człowieka i środowiska naturalnego związków chemicznych, umożliwiając wybór najbardziej obiecujących kandydatów spośród wirtualnej biblioteki milionów kombinatorycznie wygenerowanych związków. W swoich badaniach dr Gajewicz wykorzystuje metody z zakresu chemii teoretycznej, chemometrii, statystyki oraz matematyki. Praca ma znaczenie w kontekście ograniczenia czasu i kosztów badań eksperymentalnych oraz zminimalizowania liczby testów z wykorzystaniem zwierząt laboratoryjnych.

Droga do kariery naukowca: Odkąd pamięta, zawsze fascynowała ją nauka. Już jako dziecko marzyła, by poznać tajemnice działania ludzkiego organizmu. Chciała zrozumieć skąd się biorą i jak działają leki oraz dowiedzieć się jak zaprojektować skuteczną szczepionkę. I choć pasja do odkrywania świata i jego tajemnic towarzyszy jej do dnia dzisiejszego, to jednak od dziecięcych marzeń do miejsca, w którym jest teraz prowadziła dość kręta droga. Miała jednak bardzo dużo szczęścia, ponieważ na różnych etapach edukacji a następnie prowadzonych badań, wspierały i inspirowały ją wyjątkowe osoby, służące radą, zachętą i krytyką podawanymi w doskonale wyważonych proporcjach.

Zainteresowania pozanaukowe: Chemoinformatyka to naukowa pasja dr Gajewicz, którą w wolnych chwilach łączy z pasją do biegania, marząc o zdobyciu Korony Maratonów Świata. Świat uchwycony w obiektywie aparatu fotograficznego, historia XIX i XX wieku oraz literatura orientalna uzupełniają obszar jej zainteresowań.