ALMA MATER 67

PRACOWNIA KARIOLOGICZNA (CYTOGENETYKI CZŁOWIEKA)

Krakowska wizyta prof. Brunetto Chiarellego z Instytutu Antropologii Uniwersytetu Turyńskiego (Włochy) w roku

1965 zainspirowała prof. Bronisława Jasickiego, ówczesnego kierownika Zakładu Antropologii, do stworzenia pracowni zaj-mującej się badaniami nad strukturą chromosomów człowieka i ich zróżnicowaniem w normalnych populacjach ludzkich, łącząc zainteresowania antropologów i genetyków. W tym cza-sie w Polsce cytogenetyka człowieka uprawiana była przede wszystkim w placówkach związanych z medycyną i skupiała się na przypadkach patologicznych. W zamyśle prof. Jasickiego pracownia kariologiczna, jako pierwsze w Polsce cytogenetyczne laboratorium uniwersyteckie związane z antropologią, miała pod-jąć badania, które zmienność chro-mosomów ludzkich traktowałyby podobnie jak zróżnicowanie innych cech u człowieka.

Do zorganizowania pracow-ni został zatrudniony, na etacie asys tenta, fizjolog mgr Edwarda Tąta. Jednak po roku zrezygnował z pracy na Uniwersytecie, a na zwolnione przez niego miejsce został przyjęty w drodze konkursu mgr Jan Schmager, absolwent Uni-wersytetu Jagiellońskiego z 1966 roku, biolog ze specjalizacją cy-togenetyczną, mający ponadto za sobą staż asystencki i krótki okres pracy w Polsko-Amerykańskim Instytucie Pediatrii w Krakowie--Prokocimiu, gdzie uczestniczył w badaniach z zakresu genetyki i serologii.

Początki organizacyjne pracowni były trudne. Zakład Antro-pologii dysponował w tym czasie jednym mikroskopem, a i to przestarzałym. Pozostały sprzęt, aparaturę i niezbędne odczynniki należało zakupić lub, co może obecnie wydać się śmieszne, wyko-nać we własnym zakresie. Sytuacja w Polsce końca lat 60. ubieg-łego wieku nie była sprzyjająca dla prac wymagających dobrze wyposażonych laboratoriów. Przepisy dewizowe, długie terminy realizacji zakupów, niezadowalająca jakość lub brak sprzętu czy odczynników krajowych odwlekały rozpoczęcie badań.

W oczekiwaniu na uruchomienie pracowni mgr Jan Schmager został przeszkolony w zakresie hodowli tkankowych i metodyki badań w Pracowni Cytogenetycznej Instytutu Pediatrii w Krako-wie. Kierowniczka tej pracowni dr Alicja Kleczkowska oraz jej najbliższa współpracownica dr Elżbieta Kubień od początku ba-dań w Zakładzie Antropologii przez wiele lat wspierały pracownię kariologiczną swoją wiedzą i doświadczeniem oraz nieocenioną pomocą metodyczną i laboratoryjną.

Badania własne podjęte zostały na początku 1970 roku. Doty-czyły one zmienności w wymiarach i proporcjach chromosomów metafazowych u człowieka. W rok później, pod opieką naukową prof. Bronisława Jasickiego, rozpoczęły badania nad pracami

dyplomowymi dwie studentki Zakładu Antropologii: Maria Ja-kóbiec i Aisza Hadyna, która po zdaniu egzaminu magisterskiego w 1973 roku pozostała w Zakładzie do roku 1980, prowadząc badania własne i współpracując z Wojewódzką Przychodnią Endokrynologiczną nad diagnozowaniem chorych z aberracjami liczbowymi chromosomów płci oraz genetycznym uwarunkowa-niem skłonności do cukrzycy (diabetes mellitus).

Rozszerzenie tematyki pracowni umożliwił pobyt na przeło-mie 1971 i 1972 roku Jana Schmagera na Uniwersytecie Turyń-skim w ramach stypendium Ministerstwa Szkolnictwa Wyższego. Dzięki praktyce zdobytej w Instituto di Antropologia możliwym stało się przeniesienie do pracowni kariologicznej Zakładu

Antropologii nowych technik, tak zwanych „barwień specjalnych”, umożliwiających analizę zróżnico-wania wzorów prążkowych w chro-mosomach ludzkich. Dodatkowo stypendium zaowocowało publi-kacją wyników badań wykonanych pod kierunkiem prof. Chiarellego nad podobieństwem i pokrewień-stwem kariotypów u małp z rodziny Papinae.

Badania cytogenetyczne w pra-cowni kariologicznej, zgodnie z in-tencją prof. Bronisława Jasickiego, dotyczyły przede wszystkim normal-nych populacji ludzkich. Koncepcja ta została również zrealizowana w pracy doktorskiej Jana Schmagera, dotyczącej podobieństw morfologii i struktury chromosomów w parach bliźniąt (mono- i dizygotycznych)

oraz pomiędzy rodzeństwem niebliźniaczym, której obrona odbyła się w roku 1975. Na marginesie można wspomnieć, że do obliczeń statystycznych został wykorzystany (chyba po raz pierwszy w polskiej cytogenetyce) komputer „Odra” z Ośrodka Obliczeniowego Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.

Oprócz badań struktury kariotypu ludzkiego i jej między-osobniczej zmienności prowadzono również prace nad chro-matyną płciową w komórkach nabłonka śluzowego jamy ustnej i związkami pomiędzy częstością jej występowania a wiekiem; u kobiet badano również zależności frekwencji ciałek Barra od okresu cyklu owulacyjnego czy stadium zaawansowania ciąży. Innymi opracowywanymi zagadnieniami były asocjacje chromo-somowe, których rodzaj i częstość pojawiania się obserwowano w limfocytach z krwi obwodowej hodowanych pozaustrojowo, odziedziczalność wielkości i kształtu heterochromatynowych prążków okołocentromerowych „C” jako specyfi cznych marke-rów świadczących o pochodzeniu (matczynym lub ojcowskim) chromosomów homologicznych. Badania te, choć przynoszące wiele ciekawych informacji o zróżnicowaniu kariotypu ludzkiego, wymagały długiego okresu kompletowania grupy badawczej, żmudnego opracowywania zgromadzonego materiału i poko-

Komora laminarna w pracowni kariologicznej

PRA

CO

WN

IA K

ARD

IOLO

GIC

ZNA

68 ALMA MATER

nywania wielu barier natury techniczno-metodycznej. W tym zakresie służył wydatną pomocą mgr Andrzej Kosydarski.

Rozwój genetyki molekularnej wpłynął na zmianę kierunków badań prowadzonych w pracowni kariologicznej. Pod koniec lat 80. rozpoczęto prace nad wpływem warunków zewnętrznych, także środowiskowych, na genom czło-wieka, rozumiany najszerzej jako zjawisko mutagenezy.

Po okresie przygotowawczym, podczas którego opanowywano techniki testów cytogenetycz-nych: mikrojądrowego i wymian chromatyd siostrzanych, zbierano wystarczająco liczny materiał porównawczy z populacji nor-malnych i wykonywano badania pilotażowe, podjęto współpracę naukową z instytutami i klinikami Akademii Medycznej w Krakowie (obecnie Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego), która trwa do dnia dzisiejszego.

W tym czasie ustaliły się rów-nież najważniejsze kierunki badań prowadzonych w pracowni kariologicznej Zakładu Antropologii, kontynuowane także obecnie.

Długofalowe badania, mające na celu zgromadzenie reprezenta-tywnej grupy badanych, wystarczającej dla opracowania komplek-sowego, prowadzone są wspólnie z Kliniką Otolaryngologii CM UJ (kierownik prof. Jacek Składzień). We współpracę szczególnie zaangażował się dr hab. Paweł Stręk. Zbierany jest materiał w postaci wymazów z nabłonka śluzowego jamy ustnej, gardła i krtani od osób cierpiących na nowotwory górnych dróg oddechowych. Celem analizy częstości występowania mikrojąder w komórkach nabłonka jest stwier-dzenie, czy obecność tych struktur, świadczących o nienaprawionych uszkodzeniach materiału genetycznego, może być traktowana jako marker wczesnego ostrzegania przed zagrożeniem lub już będącym faktem procesem nowotworzenia we wczesnej fazie.

Nowy kierunek badań nad mutagenezą został zapoczątkowany podjęciem tematu pracy dyplomowej przez magistrantkę Zakładu Antropologii Agatę Piestrzyńską. Współpraca z Kliniką Ginekologii i Niepłodności CM UJ stała się możliwa dzięki życzliwości prof. Ryszarda Lauterbacha i pomocy dr. Lecha Kołodziejskiego. Po-równanie częstości występowania wymian chromatyd siostrzanych i mikrojąder w limfocytach z krwi obwodowej matki i krwi pępo-winowej umożliwiło określenie roli bariery łożyskowej w ochronie rozwijającego się płodu przed działaniem środowiskowych czynni-ków mutagennych.

Gotowość do współpracy i przychylność kierownika Kliniki i Ka-tedry Toksykologii CM UJ prof. Janusza Pacha umożliwiła podjęcie badań cytogenetycznych nad mutagennym działaniem opioidów. Podobne badania zostały podjęte u pacjentów leczących się z uza-leżnień od środków psychotropowych, biorących udział w programie terapii substytucyjnej metadonem i buprenorfi ną. W tym zakresie znaczącą pomoc okazał dr Jan Chrostek-Maj. Najszerzej zakrojone badania cytogenetyczne prowadzone są nad geno- i cytotoksycznym działaniem tlenku węgla w przypadkach ostrych zatruć leczonych klinicznie. Zagadnienie to stanowi przedmiot badań w pracy dok-

torskiej wykonywanej obecnie w Zakładzie Antropologii UJ przez Monikę Guratowską.

Ważnymi dla rozwoju problematyki naukowej pracowni kario-logicznej okazały się kontakty z Institut für Humangenetik und An-

tropologie Uniwersytetu im. Fry-deryka Schillera w Jenie (Niem-cy). Kilkakrotny pobyt dr. Jana Schmagera w Jenie oraz wizyty doc. dr. Volkmara Benseena w Za-kładzie Antropologii pozwoliły na wymianę doświadczeń z zakresu cytogenetyki, analizę preparatów przy użyciu najnowocześniejsze-go, prototypowego sprzętu produ-kowanego przez Zakłady C. Zeiss w Jenie, a także porównanie metod i uzyskanych wyników badań procesu nowotworzenia z kierow-nikiem instytutu jenajskiego prof. Uwe Claussenem.

Prawie od samego początku w pracowni kariologicznej wyko-nywane były prace dyplomowe przez studentów antropologii zainteresowanych cytogenetyką

człowieka. Promotorem prac magisterskich był prof. Bronisław Jasicki, od roku 1980 pracami kierował dr Jan Schmager. Ogółem w pracowni powstały 53 prace dyplomowe, z reguły opiniowane przez recenzentów zewnętrznych, będących wybitnymi specjalistami z zakresu genetyki, cytogenetyki i nauk medycznych.

Wielu magistrantów Zakładu Antropologii, którzy pisali prace dyplomowe z zakresu cytogenetyki, znalazło po ukończeniu studiów pracę zgodną ze swoimi kwalifi kacjami. Kilku z nich odbywało w Zakładzie staże, a na etacie asystenta została zatrudniona w roku 1993 mgr Iwona Wronka, która przez siedem lat kontynuowała badania związane ze swoją pracą magisterską.

Jan Schmager

W Y B R A N E P O Z Y C J E B I B L I O G R A F I C Z N E :

J. Schmager, Cytotaxonomy and Geographical Distribution of the Papinae, „Journal of Hu-man Evolution”, nr 1, 1972, s. 477–485.

J. Schmager, Analysis of Karyotype Structure and Anthropological Traits in Twins and Non--twins Siblings, „Folia Biologica”, nr 26, 1978, s. 329–339.

J. Schmager, K. Szostek, I. Wronka, Związek pomiędzy poziomem ołowiu i miedzi w krwi ludzkiej a wybranymi czynnikami środowiskowymi i fi zjologicznymi, „Zmienność Biologiczna Człowieka”, nr 1, 1995, s. 56–63.

J. Schmager, I. Wronka, A. Mazur, Wpływ stężenia wybranych pierwiastków na częstość występowania mikrojąder w limfocytach ludzkich, materiały ogólnopolskiej konferencji naukowej, Lublin 1996.

J. Belowska, A. Frączek, M. Rał, J. Schmager, J. Składzień, P. Stręk, A. Ścióg, D. Trybała, Wstępne badania nad częstością występowania mikrojąder w komórkach nabłonka śluzo-wego jamy ustnej u osób chorych na nowotwory krtani, „Przegląd Lekarski”, nr 61, z. 4, 2004, s. 248–250.

A. Piestrzyńska, J. Schmager, R. Lauterbach, L. Kołodziejski, Częstość występowania mi-krojąder w limfocytach krwi pępowinowej jako wskaźnik narażenia na czynniki mutagenne. „Przegląd Lekarski”, nr 61, z. 4, 2004, s. 244–247.

M. Gorazd, A. Kamenczak, J. Pach, J. Schmager, I. Wronka, Wstępne badania nad mutagen-nym wpływem opioidów. „Przegląd Lekarski”, nr 60, z. 4, 2003, s. 245–248.

S. Furtak, D. Pach, J. Chrostek-Maj, J. Schmager, Evaluation of the Effect of Methadone Maintenance Treatment Program on the Frequency of DNA Lesions Revealed as Micronuclei and Sister Chromatid Exchanges, „Przegląd Lekarski”, nr 62, z. 6, 2005, s. 387–390.

M. Guratowska, J. Schmager, B. Groszek, D. Pach, M. Szurkowska, Genotoksyczne działanie tlenku węgla ocenione za pomocą testu wymian chromatyd siostrzanych (SCE), „Przegląd Lekarski”, nr 63, z. 6, 2006, s. 428–432.

Jan Schmager podczas badań laboratoryjnych