Loading...
Projekti / Programi vir: ARRS

Egerolizinski proteini kot nova teranostična sredstva pri parodontalni bolezni in protetični oskrbi

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
3.02.00  Medicina  Stomatologija   

Koda Veda Področje
B000  Biomedicinske vede   

Koda Veda Področje
3.02  Medicinske in zdravstvene vede  Klinična medicina 
Ključne besede
egerolizini, biomarkerji, parodontalna bolezen, protetična oskrba
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (19)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacij
1.  24290  dr. Matej Butala  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2019 - 2022  224 
2.  54988  Anja Frantar  Stomatologija  Raziskovalec  2020 - 2022 
3.  19210  dr. Rok Gašperšič  Stomatologija  Raziskovalec  2019 - 2022  222 
4.  51653  Nina Grguraš Lestan  Stomatologija  Raziskovalec  2019 - 2022  12 
5.  32099  dr. Maja Grundner  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2020 - 2022  26 
6.  55269  Uroš Homec    Tehnični sodelavec  2021 - 2022 
7.  27920  Gregor Kapun  Kemija  Raziskovalec  2019 - 2022  96 
8.  52386  Eva Kočar  Biokemija in molekularna biologija  Tehnični sodelavec  2019 - 2020  19 
9.  53699  Amela Kujović  Biokemija in molekularna biologija  Tehnični sodelavec  2019  16 
10.  39099  dr. Katja Molan  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2019  30 
11.  55449  Martina Mravinec  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2021 - 2022 
12.  16301  dr. Čedomir Oblak  Stomatologija  Vodja projekta  2019 - 2022  120 
13.  39090  dr. Anastasija Panevska  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2019 - 2020  45 
14.  20653  dr. Uroš Petrovič  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2019 - 2022  271 
15.  15328  dr. Kristina Sepčić  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2019 - 2022  695 
16.  33137  dr. Matej Skočaj  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2019 - 2022  94 
17.  35633  Jura Štok    Tehnični sodelavec  2019 - 2022 
18.  37969  dr. Tanja Tomaževič  Stomatologija  Raziskovalec  2019 - 2020  58 
19.  52651  Sonja Žarković Gjurin  Stomatologija  Raziskovalec  2019 - 2022 
Organizacije (3)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacij
1.  0104  Kemijski inštitut  Ljubljana  5051592000  20.370 
2.  0381  Univerza v Ljubljani, Medicinska fakulteta  Ljubljana  1627066  44.148 
3.  0481  Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta  Ljubljana  1626914  64.093 
Povzetek
Povzetek: Egerolizinski proteini kot nova teranostična sredstva pri parodontalni bolezni in protetični oskrbi  Parodontalne bolezni (PB) sprožijo parodontalni patogeni, ki jih najdemo v zobnih oblogah, kompleksnih biofilmih, pritrjenih na površino zob. Najpogosteje proučevani parodontalni patogeni so Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Prevotella intermedia, Aggregatibacter actinomycetemcomitans in nekateri drugi. Njihova prisotnost in/ali količina sta močno povezana z začetkom PD, napredovanjem bolezni in neuspešnimi zdravljenjem. Pri protetično obnovljenih zobeh je pritrditev biofilma odvisna od površinske hrapavosti protetičnih materialov, proste površinske energije materialov in njihovih površinskih značilnosti. Na površini polimernih materialov je v primerjavi s kovinskimi in keramičnimi materiali retencija zobnih oblog večja, kar lahko pri bolnikih z velikim tveganjem pospeši potek parodontitisa. Trenutno diagnoza PB temelji predvsem na oceni že nastale tkivne razgradnje (npr. globina sondiranja, izguba kliničnega prirastišča), kar ovira zgodnje odkrivanje bolezni in vrednotenje po opravljenem zdravljenju. Ena od potencialnih molekul, ki bi se lahko izkazala kot dober biomarker za zgodnje odkrivanje PB, je specifična sfingolipidna molekula, ceramid fosfoetanolamin (CPE), kot tudi njegova dihidrogenirana oblika, dihidroceramid fosfoetanolamin (DCPE), saj sta to glavna sfingolipida v celičnih membranah bakterij Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia in Prevotella intermedia. V membranah celic vretenčarjev in po Gramu pozitivnih bakterij sta CPE in DCPE prisotna le v majhnih količinah. V preteklih letih je bilo odkritih veliko beljakovin, ki vežejo lipide, ki so jih uporabili tudi kot sonde za odkrivanje in vizualizacijo porazdelitve specifičnih lipidnih vrst. V tem smislu se lahko tudi egerolizini uporabijo kot učinkovita molekularna orodja za odkrivanje in vizualizacijo CPE. Egerolizin erilzin A (EryA) se močno povezuje z membranami, ki vsebujejo CPE / Chol, in pri kombinaciji s pleurotolizinom B (PlyB), partnerskim s 59-kDa proteinom, za katerega je značilna domena MACPF »membrane-attack-complex/perforin. Zato predlagamo uporabo egerolizina EryA, ki zaznava CPE, za detekcijo PD in kombinacijo CPE-zaznavnega EryA in MACPF domene, ki vsebuje PlyB za specifično izkoreninjenje CPE-vsebujočih parodontalnih bakterij. V naših predhodnih rezultatih smo potrdili, da se fluorescentno označen egerolizin EryA (EryA-mCherry) močno veže na mešanice lipidov, ki jih sestavljajo CPE / Chol in na skupne lipide, ekstrahirane iz bakterije Porphyromonas gingivalis. Z uporabo testa sproščanja kalceina smo nadalje dokazali, da je mešanica EryA in pleurotolizina B (PlyB), domena MACPF, ki vsebuje proteine, permeabilizirala membrane, ki vsebujejo CPE. Pokazali smo tudi prisotnost CPE in DCPE v vseh vzorcih bolnikov s parodontitisom in le 20% zbranih vzorcev mladih zdravih posameznikov. Glavni cilji predlaganega projekta so: 1. analiza interakcij med aegerolizini in lipidnimi / lipidnimi mešanicami z uporabo biofizikalnih metod (TLC / dot blot, sedimentacijski test, površinska plazmonska resonanca, sproščanje kalceina), 2. analiza vezave egerolizina na bakterije s CPE / DCPE, ki so povezane s parodontalno boleznijo z uporabo vrstične elektronske mikroskopije (HR-SEM), 3. uporaba egerolizinov in njihovih fluorescentno označenih variant za odkrivanje CPE in DCPE v vzorcih zobnih oblog in sline bolnikov s parodontitisom in po protetični rehabilitaciji in 4. preverjanje antibakterijskega potenciala izbranega egerolizina EryA v kombinaciji z njihovimi partnerskimi beljakovinami z domeno MACPF (npr. PlyB, EryB) proti parodontalnim patogenom.
Pomen za razvoj znanosti
Pomen za razvoj znanosti oziroma stroke Projektna skupina je sestavljena iz izkušenih znanstvenikov, ki so odlični strokovnjaki na svojih raziskovalnih področjih, kar bo omogočalo multidisciplinarne pristope in posledično uspešno izvedbo projekta.  Kljub izjemnemu napredku v razumevanju parodontalne bolezni, je bilo narejeno zelo malo korakov v smeri razvoja novih diagnostičnih metod, kar pomeni, da se morajo zobozdravniki, za namen diagnoze bolezni, še vedno zanašati na klasične znake vnetja in propad obzobnega tkiva. Pričakovani rezultati predlaganega projekta, ki bodo realizirani preko objav v revijah z visokim faktorjem vpliva in patentne prijave, slonijo na nedavnih odkritjih, ki nedvoumno kažejo na to, da proteini iz družine egerolizinov specifično prepoznajo, in se vežejo, na sfingolipida ceramid fosfoetanolamin (CPE) in dihidro ceramid fosfoetanolamin (DCPE). V sklopu predlaganega projekta bomo ovrednotili diagnostični potencial egerolizinov in sicer na tak način, da bomo izvedli korelacijsko študijo med dvema potencialna napovednima biološkima označevalcema parodontalne bolezni in sicer med (i) endogenim encimom, ki je povezan s propadanjem parodontalnega tkiva – matriksna metaloproteinaza-8 (MMP-8) in (ii) med specifičnima lipidoma, ki sta produkta parodontalnih bakterij, to sta CPE in DCPE. Rezultati predlaganega projekta bodo vodili k novim znanjem rastočega področja o raziskovanju lipidnih molekul. Glede na pregledano znanstveno literaturo do sedaj namreč še niso poročali o uporabi ljudem ne-lastnih lipidnih zvrsti kot napovednih bioloških označevalcih parodontalne bolezni. Rezultati naše raziskave bodo obogatile bazično znanje o biološki vlogi egerolizinov in (ustni) mikrobioti, prav tako pa doprinesli k znanju o vnetnih in avtoimunih boleznih. Naš dolgoročni cilj bo določiti ali sta predlagana bakterijska sfingolipida povezana tudi z drugimi vnetnimi in avtoimunimi boleznimi. Že nekaj časa je namreč znano, da je parodontitis dejavnik tveganja za pojav ateroskleroze. Pred kratkim je bilo objavljeno tudi, da je sfingolipid CPE potencialni napovedni biološki označevalec za aterosklerozo, kar nakazuje na to, da imajo egerolizini izjemen potencial za uporabo pri diagnostiki različnih vnetnih bolezni. Predlagana napovedna biološka označevalca, CPE in DCPE, bomo uporabili za oceno ustreznosti materialov, ki se jih uporablja v protetični oskrbi. Poleg razvoja nove metode za diagnostiko parodontalne bolezni, bomo poskrbeli tudi za razvoj terapije, ki bo preprečevala ali zdravila to bolezen in sicer na ta način, da bomo izkoristili potencial citolitičnih kompleksov egerolizinov in njihovih proteinskih partnerjev z domeno MACPF. Nov pristop za zdravljenje parodontalne bolezni s selektivno inaktivacijo parodontalnih bakterij bo omogočal razvoj nove skupine antibiotikov, katerih tarča bo specifični bakterijski lipid in ne protein ali komponenta celične stene ki so molekularne tarče do sedaj opisanih antibiotikov.
Pomen za razvoj Slovenije
Relevance to the development of science or a scientific field The Project Group is composed of experienced senior scientists in such a way that it enables multidisciplinary approaches to the successful completion of the project.  Despite major advances in the understanding of periodontal diseases, little progress has been made towards new diagnostic methods. Therefore, dentists still have to rely on classical signs of inflammation and tissue breakdown for the periodontal diagnosis. The success of this project and its demonstration through high-level publications and patent applications is based on recent findings showing the potential for aegerolysins to specifically interact with ceramide phosphoethanolamine (CPE) and dihydro ceramide phosphoethanolamine (DCPE). We will evaluate the diagnostic potential of aegerolysins by performing a correlation study for the two potential predictive biomarkers of periodontal disease; (i) endogenous human-derived biomarker, associated with the periodontal tissue break down – matrix metalloproteinase-8 (MMP-8) and (ii) periodontal-bacteria derived specific lipids CPE and DCPE. This project will also transfer new knowledge into the growing field of lipid research. To date, no efforts have been reported relating to the use non-self lipids as biomarkers of periodontal disease. Moreover, our study will provide novel basic knowledge on the biological role of aegerolysins, (oral) microbiota, and inflammatory and auto-immune diseases. Our long-term goal will be to determine whether these lipid species are connected also with other inflammatory diseases or autoimmune diseases. It has been known for quite some time that periodontitis is a risk factor for atherosclerosis. Indeed, recent research introduced CPE as a biomarker of atherosclerosis, which thus indicates that the aegerolysin have a tremendous potential to be used also as sensors of other inflammatory diseases. Furthermore, new predictive biomarkers CPE and DCPE will be used for evaluation of materials used for fixed dental prosthesis. Finally, besides developing a new diagnostic approach for detecting paradontal disease, we will try to establish a therapy for preventing and treating the disease by exploiting cytotoxic potential of complexes of aegerolysins and their MACPF-protein partners. This new approach for treating the periodontal disease, by specific inactivation of periodontal  bacteria would allow the development of new class of antibiotic group, targeting lipids instead of specific proteins or components of bacterial cell wall.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zgodovina ogledov
Priljubljeno