Projekti / Programi
Egerolizinski proteini kot nova teranostična sredstva pri parodontalni bolezni in protetični oskrbi
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 |
egerolizini, biomarkerji, parodontalna bolezen, protetična oskrba
Raziskovalci (19)
št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
1. |
24290 |
dr. Matej Butala |
Biokemija in molekularna biologija |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
237 |
2. |
54988 |
Anja Frantar |
Stomatologija |
Raziskovalec |
2020 - 2022 |
18 |
3. |
19210 |
dr. Rok Gašperšič |
Stomatologija |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
263 |
4. |
51653 |
Nina Grguraš Lestan |
Stomatologija |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
13 |
5. |
32099 |
dr. Maja Grundner |
Biokemija in molekularna biologija |
Raziskovalec |
2020 - 2022 |
37 |
6. |
55269 |
Uroš Homec |
|
Tehnični sodelavec |
2021 - 2022 |
0 |
7. |
27920 |
Gregor Kapun |
Kemija |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
109 |
8. |
52386 |
Eva Kočar |
Biokemija in molekularna biologija |
Tehnični sodelavec |
2019 - 2020 |
35 |
9. |
53699 |
Amela Kujović |
Biokemija in molekularna biologija |
Tehnični sodelavec |
2019 |
26 |
10. |
39099 |
dr. Katja Molan |
Biokemija in molekularna biologija |
Mladi raziskovalec |
2019 |
44 |
11. |
55449 |
Martina Mravinec |
Biokemija in molekularna biologija |
Raziskovalec |
2021 |
11 |
12. |
16301 |
dr. Čedomir Oblak |
Stomatologija |
Vodja |
2019 - 2022 |
144 |
13. |
39090 |
dr. Anastasija Panevska |
Biokemija in molekularna biologija |
Mladi raziskovalec |
2019 - 2020 |
58 |
14. |
20653 |
dr. Uroš Petrovič |
Biokemija in molekularna biologija |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
294 |
15. |
15328 |
dr. Kristina Sepčić |
Biokemija in molekularna biologija |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
748 |
16. |
33137 |
dr. Matej Skočaj |
Biokemija in molekularna biologija |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
112 |
17. |
35633 |
Jura Štok |
|
Tehnični sodelavec |
2019 - 2022 |
0 |
18. |
37969 |
dr. Tanja Tomaževič |
Stomatologija |
Raziskovalec |
2019 - 2020 |
60 |
19. |
52651 |
Sonja Žarković Gjurin |
Stomatologija |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
13 |
Organizacije (3)
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