Projekti / Programi
Vloga paraspeklom podobnih jedrnih telesc pri patogenezi nevrodegenerativnih bolezni ALS in FTD
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.03.00 |
Medicina |
Nevrobiologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B640 |
Biomedicinske vede |
Nevrologija, nevropsihologija, nevrofiziologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.01 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Temeljna medicina |
amiotrofična lateralna skleroza, frontotemporalna demenca, nevrodegeneracija, RNA-vezavni proteini, RNA toksičnost, paraspekli, C9ORF72
Raziskovalci (13)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
24866 |
Samo Belavič Pučnik |
Javno zdravstvo (varstvo pri delu) |
Raziskovalec |
2018 - 2021 |
88 |
| 2. |
37546 |
dr. Janja Božič |
Medicina |
Raziskovalec |
2019 - 2021 |
30 |
| 3. |
23399 |
dr. Tomaž Curk |
Računalništvo in informatika |
Raziskovalec |
2018 - 2021 |
253 |
| 4. |
35424 |
dr. Tomaž Hočevar |
Računalništvo in informatika |
Raziskovalec |
2020 - 2021 |
30 |
| 5. |
29860 |
dr. Voyko Kavcic |
Nevrobiologija |
Raziskovalec |
2018 - 2020 |
159 |
| 6. |
16345 |
dr. Tomaž Marš |
Nevrobiologija |
Raziskovalec |
2018 - 2021 |
345 |
| 7. |
50784 |
dr. Miha Modic |
Biokemija in molekularna biologija |
Raziskovalec |
2018 - 2020 |
57 |
| 8. |
21397 |
dr. Helena Motaln |
Biokemija in molekularna biologija |
Raziskovalec |
2018 - 2021 |
207 |
| 9. |
33169 |
dr. Eva Ogorevc |
Biotehnologija |
Raziskovalec |
2020 - 2021 |
38 |
| 10. |
28351 |
dr. Sergej Pirkmajer |
Nevrobiologija |
Raziskovalec |
2018 - 2021 |
451 |
| 11. |
24291 |
dr. Katja Rebolj |
Nevrobiologija |
Raziskovalec |
2019 |
57 |
| 12. |
15813 |
dr. Boris Rogelj |
Nevrobiologija |
Vodja |
2018 - 2021 |
412 |
| 13. |
15600 |
mag. Maja Šimaga |
|
Tehnični sodelavec |
2018 - 2021 |
5 |
Organizacije (3)
Povzetek
Amiotrofična lateralna skleroza (ALS) in frontotemporalna demenca (FTD) sta dve skrajni fenotipski manifestaciji progresivne nevrodegenerativne bolezni. Ena glavnih patoloških značilnosti obeh bolezni je prerazporeditev RNA-vezavnih proteinov iz jedra v citoplazmo, kjer tvorijo agregate. Pri približno 95 % bolnikov z ALS in 60 % bolnikov s FTD se v citoplazmi kopičijo agregati, ki jih sestavlja protein TDP-43, zato take bolezni pogosto imenujemo tudi proteinopatije TDP-43. Le za majhen delež teh so odgovorne mutacije v genu za TDP-43. Zato so raziskave o vzroku za razvoj bolezni ALS in FTD ter iskanju novih zdravil zanju, usmerjene tudi v odkrivanje mehanizmov nastanka agregatov ne-mutiranega TDP-43. Prerazporejanje slednjega pa lahko povzročajo tudi mutacije v drugih genih, povezanih s TDP-43 proteinopatijo, med katerimi je najpogostejša mutacija heksanukleotidnih ponovitev (HRE) GGGGCC ((G4C2)n) v genu C9orf72.
Natančen mehanizem, ki bi pojasnil vpliv mutacije HRE na agregacijo TDP-43, še vedno ni znan. Predvidevamo, da mutacija povzroča nevrodegenerativne spremembe preko treh mehanizmov, ki vključujejo: haploinsuficienco, toksičnost (G4C2)n RNA in toksičnost prevedenih dipeptidnih ponovitev. Pri raziskavah toksičnosti RNA smo tudi mi, poleg drugih, identificirali in poročali o številnih RNA-vezavnih proteinih (RBP-ji), ki se in vitro vežejo na (G4C2)n RNA, kolokalizirajo z jedrnimi agregati (G4C2)n, imenovanimi RNA-fociji in se v transfeciranih celicah ter C9ORF72-pozitivnih celicah možgan združujejo v ribonukleoproteinske (RNP) komplekse. Med njimi so hnRNPH, SFPQ in NONO, ki so osnovne komponente jedrnih RNP-jev, imenovanih paraspekli. Funkcija paraspeklov naj bi bila sekvestracija oz. vezava RBP-jev in RNA in prav podobnost RNA-focijev (G4C2)n s paraspekli zato predstavlja izhodišče tega projekta.
Cilj predlaganega projekta je karakterizacija strukture in funkcije RNA-focijev (G4C2)n v patogenezi ALS in FTD s poudarkom na regulaciji njihovega nastanka, kot možnem terapevtskem pristopu. Glavni cilji so:
1) Priprava modela (G4C2)n RNA -hESC (človeške embrionalne matične celice).
2) Identifikacija RBP-jev, ki jih regulirajo (G4C2)n RNA v hESC.
3) Podrobna karakterizacija RNA-focijev in njihova primerjava s paraspekli.
4) Patološki pomen RNA-focijev pri modelu vinske mušice in v post mortem možganskem tkivu.
5) Definiranje terapevtskega potenciala uravnave nastanka RNA-focijev.
Svoje cilje nameravamo doseči z uporabo najbolj naprednih postopkov, kot so RBP-omika, RBDmapiranje specifičnih transkriptov in bioinformatska obdelava, s katerimi razpolagamo sodelujoče inštitucije. Skupaj z izvedbo validacije na novih bolezenskih modelih in tkivih pacientov bomo z rezultati omogočili globlji vpogled v ključne molekulske procese v celicah, povezanih z nevrodegeneracijo, in potencialno pospešili razvoj novih načinov zdravljenja ALS/FTD. V predlaganem projektu bomo z odkritjem strukturnih in funkcionalnih značilnosti (G4C2)n RNA focijev začrtali novo raziskovalno področje, usmerjeno v raziskave regulacije in patogeneze C9ORF72-povezanih bolezni ter osnovne vloge RNP-jev v jedru.
Tako vodja projekta kot mednarodni sodelavci imamo bogate izkušnje z izzivi raziskovanja molekularnih mehanizmov ALS in FTD, kar dokazujemo z znanstvenimi objavami v najvplivnejših revijah. Zato verjamemo, da lahko odlično izvedemo in zaključimo odmevne raziskave, predstavljene v tem predlogu.
Pomen za razvoj znanosti
ALS in FTD sta zelo težki, neozdravljivi nevrološki bolezni. Številne študije ugotavljajo, da so za nastanek teh bolezni odgovorne nepravilnosti v različnih stopnjah procesiranja RNA. Vplivne znanstvene objave pritrjujejo velikemu pomenu procesov, povezanih z RNA, z razkritjem regulacije katerih bo moč razložiti delovanje kompleksnih bolezni in prispevati k razvoju novih terapij.
Glavni cilj predlaganega projekta je ugotoviti pomen in način uravnavanja nastanka RNA-proteinskih struktur ti. RNA focijev za razvoj bolezni. Ogrodje focijev tvori RNA, prepisana iz mutacije v genu C9ORF72, t.i. razširjenih heksanukleotidnih ponovitev. Heksanukleotidna mutacija predstavlja najpogostejši genetski vzrok za nastanek ALS/FTD.
V okviru projekta so predlagane vrhunskih raziskave na področju študija molekularnih procesov pri nevrodegeneraciji v Sloveniji ter nadaljevanje zelo uspešnega sodelovanja s Centrom za nevrodegenerativne raziskave na King’s College v Londonu in z vrhunskim Odsekom za biokemijo Univerze v Oxfordu.
Pri projektu bodo sodelovali podoktorski raziskovalci in doktorski študenti, ki bodo dobili priložnost za širjenje njihovega znanja, za mreženje s tujimi strokovnjaki in za pridobivanje izkušenj pri izvajanju raziskav s povsem novimi tehnikami na svetovnem nivoju. Nameravamo tudi organizirati gostovanja doktorskih študentov v tujih laboratorijih, financiranimi z ERASMUS+ štipendijo.
Uspešno izvajanje projekta bo omogočilo slovenskim znanstvenikom vključevanje in sodelovanje v evropskih in svetovnih iniciativah za ALS, predvsem v organizaciji ENCALS (European Network for the Cure of ALS) in v platformi MinE (genetsko raziskovanje ALS). Naši uspehi na področju raziskovanja ALS so v preteklosti že botrovali odločitvi, o izvedbi mednarodnega srečanja ENCALS v Ljubljani maja 2017.
Raziskava v Angliji je odkrila, da je v letu 2015 demenca postala poglavitni vzrok smrti. Kljub intenzivnosti raziskav na področju nevroznanosti v zadnjih 50 letih, učinkovine za zdravljenje pri kateremkoli nevrodegenerativnem obolenju še ni bilo odkrito. Razvoj terapije, ki bi upočasnila ali preprečila napredovanje bolezni, je torej nujen. Napredek pri razumevanju molekularnih osnov teh bolezni bo zato zagotovo omogočil razvoj novih vrst in načinov učinkovitega zdravljenja. Države, kot sta ZDA in Velika Britanija, se tega problema zavedajo in zato povečujejo stopnjo financiranja raziskav na področju nevrodegeneracije. Leta 2015 ustanovljeni Dementia Research Institute v Londonu je prejel 150 milijonov funtov za razvoj in inovacije v boju z demenco, kar oboje kaže na nujnost in pomen financiranja raziskav nevrodegeneracije.
Rezultati predlagane raziskave bodo predstavljeni na mednarodnih konferencah in delavnicah ter objavljeni v vodilnih znanstvenih revijah. Dr. Rogelj bo nadaljeval s promocijo nevroznanosti in z ozaveščanjem širše javnosti ter stroke o pomembnosti razumevanja procesov pri nevrodegenerativnih in drugih možganskih boleznih ter o nujnosti razvoja terapij zanje.
Pomen za razvoj Slovenije
ALS and FTD are fatal neurological disorders for which there is no existing cure. Recent findings strongly implicate disturbances in RNA processes in these disorders. Studies from numerous high-impact publications demonstrate the role that perturbations in RNA-related processes have in those diseases and claim that unravelling their regulation would widen understanding of other complex diseases and accelerate development of novel therapies.
The main goal of the proposed project is to reveal the regulation of RNA foci (RNA-protein structures) formation and how this signifies in disease development. RNA foci form on scaffold of (G4C2)n RNA transcribed from the hexanucleotide repeat expansion (HRE), a mutation within the C9ORF72 gene, which is the most common genetic cause of ALS and FTD.
Funding the proposed project will enable continuation of cutting-edge research in molecular neurodegeneration in Slovenia and will ensure continuation of a very fruitful collaboration with prof. Shaw and prof. Hirth from King's College London, UK, as well as with dr. Castello from the renowned Department of Biochemistry, University of Oxford, UK.
Young scientists and PhD students will also benefit from the project. Their active involvement in the project research will broaden their knowledge and provide them opportunities to develop networks and gain experience, while participating in this high-impact research. With this in mind, we also plan PhD student visits to the laboratories of our foreign collaborators covered by the ERASMUS+ grants.
The proposed project will also increase visibility and enrolment of Slovenian scientists in European and world initiatives, such as ENCALS (European Network for the Cure of ALS) or Project MinE (ALS genetic research). The success of our ALS research and clinical practice in Slovenia has already contributed to the decision of ENCALS to host its 2017 meeting in Ljubljana.
A recent report in UK has shown that in 2015 dementia has become the leading cause of death. There are no drugs that could improve the course of any neurodegenerative disorder, slow or prevent disease progression. Our understanding of the molecular basis of these diseases thus urgently needs to be improved to identify novel drug targets and develop more effective interventions. With this in mind, countries like USA and UK are already increased their investment into neurodegeneration research. UK’s first Dementia Research Institute was built in 2017 and will receive up to L150 million to drive forward research and innovation in fighting dementia.
The results of our research will be disseminated at international conferences and workshops and by publishing in leading research journals. As high ranking member of the Slovenian Neuroscience Society, Dr. Rogelj will continue to be involved in neuroscience promotion to raise awareness of the neuroscience in general and the importance of understanding and finding cures for neurodegenerative diseases and other brain disorders.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo
