Projekti / Programi
Signalna pot z neugodnim izidom, ki vodi do ateroskleroze
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.06.00 |
Medicina |
Srce in ožilje |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B530 |
Biomedicinske vede |
Srce in obtočila |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.02 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Klinična medicina |
ateroskleroza, nanodelci, faktorji strjevanja krvi, vnetje, citokini, in vitro celični model, zračno-krvna pregrada, alveolarni epitelij, makrofagi
Raziskovalci (12)
Organizacije (2)
Povzetek
Ateroskleroza je kronična vnetna bolezen, ki je vzročno povezana z izražanjem vnetnega citokina interlevkina 6 (IL 6), ki ga lokalno izražajo različne celice in tkiva. Vdihavanje nanodelcev v onesnaženem zraku povzroči, da začnejo pljučni makrofagi, epitelne celice in žilne endotelijske celice lokalno izražati IL-6. Možni molekularni mehanizmi, ki povezujejo vdihavanje nanodelcev in IL-6 z vnetjem vaskularnega endotelija in posledično tvorbo fibrinskega strdka, pa še vedno ostajajo neznani.
V predlaganem prjektu bomo testirali hipotetično signalno pot, v kateri predlagamo, da:
Ekspresijo IL-6 inducira koagulacijski faktor Xa, aktiviranim na nanodelcih ovitih s celičnimi membranami,
kar vodi do tvorbe fibrinskega strdka okoli nanodelcev, ki so oviti s celičnimi membranami. V ta namen bomo uporabili novo predlagano serijo povezanih in vitro modelov celičnih monokultur (CellNet) in tehniko fluorescenčne STED mikropskopije s super resolucijo.
Pomen za razvoj znanosti
Razvoj novih načinov zdravljenja srčno-žilnih bolezni
Ker ostajajo osnovni molekularni mehanizmi razvoja srčno-žilnih bolezni še nerazrešeni, ne preseneča, da tako Evropska komisija kot tudi Agencija za zaščito okolja ZDA (US EPA), ter Nacionalni inštitut za zdravje ZDA (NIH) priznavajo potrebo po prednostnem financiranju bazičnih raziskav osnovnih molekularnih mehanizmov, ki so vključeni v razvoj srčno-žilnih bolezni (Adverse Outcome Pathway). Rezultati predlaganega projekta bodo torej prispevali k razvoju novih načinov zdravljenja srčno-žilnih bolezni v splošnem in tudi, ko le-te povzročijo nano-delci v onesnaženem zraku.
Razvoj novih in vitro modelov, ki bodo izboljšali in nadomestili trenutne načine testiranja zdravil
Ker je zračno-krvna bariera zelo podobna drugim epitelijskim / endotelijskim barieram, bo uspešna izvedba predlaganega CellNet in vitro modela prispevala k zelo potrebnemu razvoju novih in vitro modelov, ki bodo nadomestili trenutne načine testiranja učinkovitosti novih zdravil in varnosti novih nano-delcev, ki se jih vse več uporablja v različnih industrijskih panogah. Vse bolj se ugotavlja, da so mišji modeli bolezni lahko zelo zavajajoči, še posebej pri raziskavah odziva imunskega sistema, raka, pljučne fibroze in bolezni srca, kar pojasnjuje, zakaj skoraj 95% zdravil z obetavnimi rezultati testiranj na miših odpove pri kliničnih študijah na ljudeh.
EU želi postopno opustiti testiranje na živalih. Že v FP7 (2007-2013) je bilo več kot 250 milijonov EUR namenjeno raziskovanju alternativnih metod, kar se v programu Obzorje 2020 (Horizon 2020) zgolj še okrepilo v smeri razvoja in vitro in in silico metod za potrebe ocenjevanja varnosti kemikalij, dodatkov živil ter nanomaterialov. Tudi skupno raziskovalno središče evropske komisije (Joint Research Centre, JRC) jasno opozarja na potrebo po novih metodah, ki ne vključujejo živali. Potreba po razvoju alternativ in vivo testiranj z namenom določanja potencialnih negativnih učinkov novih nano-delcev na zdravje ljudi je bila že leta 2006 v reviji Nature označena kot »veliki izziv raziskav«, a tudi deset let kasneje isti avtorji v Nature Nanotechnology ugotavljajo, da je razvoj alternativnih metod še vedno v povojih, kljub nekaterim pomembnim izboljšavam kompleksnih in vitro sistemov vključno s fiziološko relevantnimi sistemi na osnovi več sobivajočih celičnih linij.
Razvoj napovedne toksikologije
Razvoj predlaganega CellNet in vitro modela bo prispevala k razvoju napovedne toksikologije. Vsako leto nastane na stotine novih nano-materialov, katerih vpliv na zdravje je praktično nemogoče stestirati z uporabo klasičnih pristopov v toksikologiji. Vse bolj se verjame, da lahko zgolj razjasnitev ključnih molekularnih dogodkov v signalni poti z neugodnim izidom (AOP) skupaj z in vitro in in silico testi omogoči napoved končnega izida, ter morda tudi izbiro strategije zdravljenja in preventivnih ukrepov.
Pomen za razvoj Slovenije
Development of new treatments for cardiovascular disease
Since basic molecular mechanisms of cardiovascular disease (CVD) remain unresolved, United States environmental protection agency (US EPA), the National Institute of Health, and the European commission all recognize the need for increased priority for funding of basic research, which will elucidate molecular mechanisms involved in possible adverse outcome pathways of CVD. The results of the proposed research will therefore contribute to the development of new treatments for cardiovascular disease in general as well as caused by inhalation of polluted air.
Development of new in vitro models that will improve and replace current animal models
Since air-blood barrier is very similar to other epithelial/endothelial barriers, successful implementation of here proposed CellNet in vitro model will contribute to very much needed development of new in vitro models, which will replace current modes of testing effectiveness of new drugs and safety of new nano-particles used in different industrial applications. Namely, mouse models of disease are being recognized as very misleading, especially when exploring the immune system response, cancer, lung fibrosis, and heart disease, explaining why almost 95% of the drugs, which looked promising after experiments on mice, fail when subjected to clinical trials in humans.
Eropean Commission legislation is phasing out animal testing. More than €250 million was dedicated already during FP7 (2007-2013) to explore the alternatives. Horizon 2020 (H2020) further strengthened the funding to enhance human safety by validating animal-free methods for safety assessment of chemicals, food contaminants or nanomaterial. Joint Research Centre (JRC) of the European Commission clearly indicates the need for non-traditional methods such as in vitro and in silico tests. Although the need for alternatives to in vivo tests have been identified in Nature as high-level research “grand challenge” to reveal potential health impacts of new nanomaterials already in 2006, 10 years later in 2016 the same authors identified in Nature Nanotechnology that this research is still in its infancy despite some important advances in complex in vitro test systems, including physiologically relevant multiple cell-line systems.
Development of predictive toxicology
The development of the proposed CellNet in vitro model will contribute to the development of predictive toxicology. Every year, hundreds of new nanomaterials with unknown influence to human health are produced and it is virtually impossible to test all of them using classic approaches in toxicology. It is now believed that understanding of the adverse outcome pathways (AOPs) is the only way towards predictive toxicology elucidating the main events of the toxicity pathway to improve the prediction of the apical endpoints with alternative tests and possibly define the treatment and preventive strategies.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
