Konkurs na stypendium doktoranckie w projekcie badawczym NAWA

 

Analiza biologii systemów wieloskalowych mechanizmów antybakteryjnej odporności wrodzonej

 finansowanym, ze środków Narodowej Agencji Wymiany Akademickiej.

 BSP/DSP/110-39/2023

 Informacje o projekcie:

 Kierownik projektu: dr hab. inż. Paweł Paszek

Okres trwania: 36 miesięcy

Instytucja: Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, Pracownia Modelowania w Biologii i Medycynie.

Przybliżona data rozpoczęcia: 1 października 2023 (do negocjacji).

Oferujemy wynagrodzenie do wysokości 6000 PLN/miesiąc w zależności od formy zatrudnienia. Doktorant może ubiegać się o dodatkowe fundusze ze szkoły doktorskiej, np. TIB PAN http://ibib.waw.pl/pl/szkoly-doktorskie/tib-pan.

CELE PROJEKTU

Głównym celem projektu jest ilościowe zrozumienie mechanizmów koordynacji wrodzonych odpowiedzi immunologicznych na infekcje bakteryjne na poziomie pojedynczych komórek. W przeciwieństwie do poprzednich badań, skupimy się na oddziaływaniach charakteryzowanych poprzez fizjologicznie niskie wielości infekcji oraz efektu podwyższanej temperatury (gorączki), które powodują niejednorodne i stochastyczne efekty w zakażonej populacji gospodarza. Zbadamy oddziaływania pomiędzy makrofagami układu wrodzonej odporności z bakterią Listeria monocytogenes, która powoduje wysoką zachorowalność i śmiertelność u ludzi. Nasze dane pokazują, że oddziaływania między L. monocytogenes i makrofagami, kluczowe dla przebiegu ogólnej infekcji, krytycznie zależą od niewielkiej części patogenów, które replikują i rozprzestrzeniają się w populacji komórek gospodarza.

Naszymi głównymi celami są:

• Wyjaśnienie, w jaki sposób dynamiczne odpowiedzi ścieżek NF-kB/STAT/IRF kodują informacje o zachowaniu bakterii i wyniku infekcji. Używając mikroskopii przyżyciowej, przeanalizujemy odpowiedzi gospodarza w zakażonych komórkach jako funkcję gęstości i temperatury, i zrozumiemy, w jaki sposób regulują one różne (i pozornie losowe) wyniki oddziaływań gospodarz-patogen.
• Zrozumienie populacyjnych strategii obronnych gospodarza. Zbadamy, w jaki sposób sygnalizacja parakrynna oraz adaptacja na zmiany temperatury koordynują reakcje zapalne na poziomie całej populacji. W szczególności zbadamy rolę sygnalizacji TNFa, IL1b, IL6 i IFNa/b w tym procesie.
• Ustalenie czy zmienność odpowiedzi gospodarza i patogenu jest współregulowana jako podstawowy mechanizm odpornościowy. Wykorzystamy metody smFISH i immunofluorescencje, aby zmierzyć odpowiedzi makrofagów gospodarza, a także mikroskopie przyżyciową, aby monitorować aktywację regulonu PrfA w  monocytogenes z rozdzielczością pojedynczej bakterii.
• Opracowanie predykcyjnych modeli matematycznych odpowiedzi immunologicznej na monocytogenes z wykorzystaniem perturbacji genetycznych i chemicznych, w celu manipulacji wyników infekcji.

METODOLOGIA

Aby kompleksowo zrozumieć niejednorodny i dynamiczny charakter infekcji, zastosujemy podejście biologii systemów na poziomie pojedynczych komórek. Wykorzystamy przyżyciową mikroskopię konfokalną do monitorowania aktywacji NF-kB/STAT/IRF w czasie rzeczywistym wraz z wirulencja regulonu PrfA i zachowaniem L. monocytogenes. smFISH i immunofluorescencja posłuży do pomiarów ekspresji genów zależnych w różnych subpopulacjach komórek gospodarza. Stochastyczne i deterministyczne modele matematyczne opiszą ilościowo strategie obronne gospodarza i dostarczenia nowych predykcji.

W projekcie użyte zostaną następujące metody badawcze:

1. obrazowanie mikroskopowe żywych komórek gospodarza i patogenu przy użyciu markerów fluorescencyjnych, umożliwiających obserwację zachowania i genów wirulencji bakterii oraz aktywacji głównych białek układu odpornościowego gospodarza
2. obrazowanie mikroskopowe utrwalonych komórek, które umożliwią obserwację większej liczby komponentów układu odpornościowego w określonych punktach czasowych (immunofluorescencja oraz smFISH).
3. analizę białek oraz ekspresji genów i produkcji cytokin zaangażowanych w odpowiedź antywirusową przy pomocy RT-PCR, digital PCR, Western blot, ELISA i innych odpowiednich technik, np. metod CRISPR do tworzenia fluorescencyjnych linii komórkowych.
4. system mikrofluidyki kropelkowej do przeprowadzania infekcji przy jednoczesnym zastosowaniu technik pomiarowych z punktów a) i b);
5. modelowanie matematyczne wykorzystujące procesy Markowa do opisania infekcji bakteryjnych, wewnątrz- i międzykomórkowego przekaźnictwa sygnału, aktywacji komórek gospodarza, obserwacji losu bakterii w heterogennych populacjach komórek. Uwzględnione zostaną efekty przestrzenne dyfuzji cytokin i rozprzestrzeniania się bakterii.

LABORATORIUM

Poszukujemy entuzjastycznych i zmotywowanych naukowców do pracy w nowo powstałym laboratorium immunologii systemów kierowanego przez dr hab. inż. Pawła Paszka (grant OPUS-23 w wysokości 1,9 mln zł z NCN oraz grant Polskie Powroty w wysokości 1,6 mln zł z NAWA https://nawa.gov.pl/nawa/aktualnosci/nawa-polskie-powroty-nabor-rozstrzygniety). Wybrani kandydaci stworzą zespół 5 naukowców stosujących interdyscyplinarne metody do badania odpowiedzi immunologicznej na infekcje bakteryjne.

Projekt będzie prowadzony w Laboratorium Modelowania w Biologii i Medycynie (LMBM) IPPT PAN, które zapewnia w pełni wyposażone laboratorium BSL-2, swobodny dostęp do najnowocześniejszej aparatury mikroskopowej (w tym urzadzeń mikroprzepływowych) oraz wiedze w zakresie modelowania matematycznego (https://pmbm.ippt.pan.pl/web/Main_Page).

Dr Paszek jest z wykształcenia inżynierem (MSc teoria sterowania, Politechnika Śląska, 2001; PhD statystyka, Rice University, 2006; Postdoc w Centre for Cell Imaging, Liverpool, UK, 2006-11), ale od wielu lat stosuje eksperymentalne metody badania regulacji ścieżek sygnałowych układu odpornościowego (https://research.manchester.ac.uk/en/persons/pawel.paszek/ ). Obecnie pracuje na Wydziale Biologii, Medycyny i Zdrowia na Uniwersytecie w Manchesterze w Wielkiej Brytanii, gdzie kieruje laboratorium immunologii systemów (BBSRC David Phillips Fellowship, 2011-2016). W Manchesterze dr Paszek opracował platformy do ilościowego obrazowania odpowiedzi komórkowych i ekspresji genów, włączając pomiary dynamiki odpowiedzi układu immunologicznego i transkrypcji. Jest współautorem manuskryptów w Science, Nature Communications, PNAS, eLife, Cell Systems i Science Signalling. Ostatnio opracował protokoły do ilościowej badania interakcji typu gospodarz-patogen Listerii monocytogenes, ważnego bakteryjnego patogenu człowieka. We wrześniu 2023 dr Paszek przenosi się do IPPT PAN.

Wymagania:

 

Kandydaci będą uczestniczyli w otwartym konkursie.

Stypendysta musi być uczestnikiem studiów doktoranckich lub doktorantem w szkole doktorskiej, np. TIB PAN http://ibib.waw.pl/pl/szkoly-doktorskie/tib-pan

Poszukujemy kandydatów z doświadczeniem (udokumentowanym publikacjami) w co najmniej jednym z podanych obszarów:

1. Immunologia, mikrobiologia lub biologia molekularna. Pożądana znajomość technika hodowli komórkowych, obserwacji z użyciem mikroskopu konfokalnego, Real Time/digital PCR, Western blot, sortowania komórek oraz innych technik wymienionych w opisie projektu powyżej.
2. Matematyczna biologia systemów, zwyczajne i cząstkowe równania różniczkowe, programowanie

Doświadczenie w obu obszarach będzie traktowane jako dodatkowy atut.

Wymagane dokumenty:

 

1. Dokument potwierdzający uzyskanie stopnia magistra. Można także załączyć dyplomy studiów licencjackich.

2. CV zawierające informację na temat:

• publikacji naukowych
• prezentacji konferencyjnych
• nagród i stypendiów
• doświadczenia badawczego, osiągnieć, pozycji naukowej i innych kwestii, które mogą być pomocne przy ocenie kandydata
• dane kontaktowe do dwóch osób udzielających referencji kandydatowi.

3. List motywacyjny (jedna strona). 

Prosimy o zawarcie w CV następującej klauzuli: „Wyrażam zgodę na przetwarzanie moich danych osobowych  dla potrzeb przeprowadzenia procesu rekrutacyjnego przez Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, znajdujący się pod adresem Pawińskiego 5B w Warszawie, zgodnie z art. 13 Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r. w sprawie ochrony osób fizycznych w związku z przetwarzaniem danych osobowych i w sprawie swobodnego przepływu takich danych oraz uchylenia dyrektywy 95/46/WE 

Dokumenty powinny zostać dostarczone w terminie do 6 września 2023 na adres mailowy Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript., wraz z kopia do kierownika projektu, dr. Pawła Paszka Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript. oraz sekretariatu Zakładu Biosystemów i Miękkiej Materii (Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.). W toku postępowania kandydaci mogą zostać proszeni o kontakt i zaproszeni na rozmowę rekrutacyjną. Ostateczna decyzja w sprawie pozycji zostanie podjęta przed 1 września 2023.

W aplikacji prosimy powołać się na sygnaturę BSP/DSP/110-39/2023

 

 

PhD position in the research project NAWA

Systems biology analysis of multi-scale innate immune defences against bacterial pathogens

Financed by the National Agency for Academic Exchange (NAWA), Poland

 

Information about the project and stipend

Principal Investigator: dr hab. inż. Pawel Paszek

Project duration: 36 months

Institution: Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of Sciences.

We offer up to 6000 PLN/month for 36 months (depending on the type contract of employment). Additional financial support can be obtained from the doctoral school such as TIB PAN  http://ibib.waw.pl/en/doctoral-schools/tib-pan.

Approximate start date 1st October, 2023 (but can be negotiated).

 

PROJECT OBJECTIVES

The main aim of the project is to quantitatively understand mechanisms involved in the muti-scale coordination of innate immune responses against bacterial pathogens at the single cell level. In contrast to previous studies, we will focus on events occurring at low physiological multiplicities of infection and physiological febrile temperature range, which give rise to heterogenous and stochastic effects in the infected population. We will study direct interactions between innate immune macrophages and the important food-borne bacteria Listeria monocytogenes that causes significant levels of human morbidity and mortality. Our data demonstrate that interactions between L. monocytogenes and macrophages, a key event controlling the overall infection critically rely on a small fraction of ‘successful’ pathogens, which can effectively replicate and spread within the infected host cell population.

Our main objectives are:

• Elucidate how pathogen threats are encoded in dynamical responses of NF-B/STAT/IRF systems upon L. monocytogenes infection. We will dissect the host signalling responses in infected cells, as a function of density and temperature and understand how they relate to different (and seemingly probabilistic) outcomes of single-cell host-pathogen interactions.
• Understand the population-level host strategies that underpin successful immune response to infection. We will investigate how paracrine signalling in the infected and bystander population and temperature adaptation coordinate the overall population level inflammatory responses. We will specifically investigate role of TNF, IL1, IL6 and IFN/ signalling in the process.
• Determine whether the host and pathogen variability are co-regulated as a fundamental immune mechanism. We will use image genomics (smFISH) and immunostaining to measure single-cell effector responses in host macrophages as well as monitor activation of the major PrfA regulon in L. monocytogenes at the single bacterium resolution.
• Develop predictive mathematical models of innate immune response to L. monocytogenes using genetic and chemical perturbations to validate modelling and manipulate infection outcomes.

TECHNIQUES

In this project, we will use systems biology approaches including live-cell imaging, smFISH and mathematical modelling to dissect host-pathogen interactions at the single cell level. Confocal microscopy will be used to monitor the activation of NF-B/STAT/IRF in individual host cells in real-time together with L. monocytogenes growth and PrfA virulence. These will be combined with multiplex single molecule fluorescent in situ hybridisation (smFISH) and immunostaining to understand target effector responses in different subpopulations of cells. Stochastic and deterministic single cell and agent-based population models of signalling responses to Lm will be used to mechanistically dissect host defence strategies and provide experimentally testable predictions. Following methodologies will be used in the project:

• Live-cell confocal imaging using L. monocytogenes encoding fluorescent proteins and reporters of PrfA virulence, human and mouse cells (primary as well as immortalized macrophage lines) expressing fluorescently tagged transcription factors and cytokines.

• Immunostaining and smFISH. Simultaneous measurement of regulatory proteins and mRNAs involved in regulation of immune responses in single cells.

• Gene expression, protein analysis and cytokine production in infected cell populations through the use of RT-PCR, digital PCR, Western Blotting, ELISA, generation of reporter lines using molecular cloning and CRISPR, and other relevant techniques.

• Microfluidic systems to culture adherent and suspended cells allowing for their confocal imaging and immunostaining.

• Mathematical modeling employing Markov processes to describe activation of the immune response in heterogeneous cell populations, cellular communication, density and temperature effect, different outcomes of infection (killing, persistence, replication), regulation of bacterial virulence. We will account for spatial aspects of the cytokine diffusion and bacterial spread.

ENVIRONMENT

We are seeking enthusiastic and highly motivated scientists to join a newly established system immunology lab of dr hab. inż. Pawel Paszek (founded via a PLN 2m OPUS-23 grant from NCN and PLN 1.6m Polskie Powroty grant from NAWA, https://nawa.gov.pl/nawa/aktualnosci/nawa-polskie-powroty-nabor-rozstrzygniety).  Successful candidate will work ina team of 5 scientists using interdisciplinary approaches to study single cell immune responses to bacterial infections.

Project’s PI, Dr Paszek is a theoretician by training (M.S in Control Theory, Silesian University of Technology, 2001, PhD in Statistics, Rice University, 2006, PDRA in Centre for Cell Imaging, Liverpool, UK, 2006-11), but for several years he has been using experimental approaches to investigate the regulation of inflammatory signalling networks (https://research.manchester.ac.uk/en/persons/pawel.paszek/ ). He is currently a Senior Lecturer in the Faculty of Biology, Medicine and Health at the University of Manchester UK where he established an experimental systems immunology lab (during his BBSRC David Phillips Fellowship, 2011-2016). In Manchester, Dr Paszek has developed quantitative live-cell imaging and gene expression platforms to study immune cell signalling, incorporating measurements of TF dynamics and transcription. He has co-authored manuscripts in Science, Nature Communications, PNAS, eLife, Cell Systems and Science Signalling, among others. Recently, he has developed protocols for quantitative single-cell approaches to study host-pathogen interactions of the Listeria monocytogenes, an important bacterial pathogen of man.

The project will be conducted in the Laboratory of Modelling in Biology and Medicine (PMBM), IPPT PAN, where dr Paszek is relocating. PMBM will provides a fully equipped laboratories, ready access to state-of-the-art microscopy equipment (including microfluidics) as well as mathematical modelling expertise (see https://pmbm.ippt.pan.pl/web/Main_Page).

Requirements

Candidate will be recruited in the open competition.

Candidate must became a ‘participant in a doctoral program’ or a ‘doctoral candidate at a doctoral school’, such as TIB PAN  http://ibib.waw.pl/en/doctoral-schools/tib-pan

We seek candidates having experience and publication record in one or two of the following areas:

1.            Immunology, microbiology or molecular cell biology, with basic knowledge in experimental techniques: cell culture, live and fixed-cell confocal microscopy, RT or digital PCR, Western blot, cell sorting, molecular cloning and CRISPR. Experience in other methods planned for the project and described above is desirable.

2.            Mathematical and numerical system biology, ordinary and partial differential equations, stochastic processes, programming.

Background in both areas will be considered beneficial.

Required documents:

1. Copy of MSc diploma. Bachelor diplomas may be also included for evaluation.

2. CV containing information about:

• Publications,
• Conference presentations,
• Prizes and stipends,
• Other information that can help in evaluation, like experience, achievements, and scientific standing of the candidate,
• Contact details for two references.

 

3. Motivation letter (1 page).

Please include in your CV the following clause: "I agree to the processing of personal data contained in my job offer for the needs necessary to carry out the recruitment process conducted by IPPT PAN with headquarters in Warsaw, ul. A. Pawińskiego 5B, according to art. 13 para. 1 and 2 of Regulation (EU) 2016/679 of the Parliament and of the Council of 27 April 2016 on the protection of individuals with regard to the processing of personal data and the free movement of such data and the repeal of Directive 95/46 / EC (RODO).”

The documents should be sent till Septemebr 6th, 2023 to Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript., with a copy to Project PI, dr Pawel Paszek Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript. and Department Secretary Ms. Agnieszka Ponarska Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.. If needed the candidates will be contacted and invited for the interview. The final decisions will be taken before Sept 1st, 2023.

 In the application, please refer to the reference number BSP/DSP/110-39/2023