Projekti / Programi
Celostna karakterizacija zadetkov analiz GWAS - pot do novih terapevtskih tarč za anabolno zdravljenje osteoporoze
(GWASforAna)
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.07.00 |
Medicina |
Metabolne in hormonske motnje |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B000 |
Biomedicinske vede |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.02 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Klinična medicina |
staranje, osteoporoza, genetske funkcijske študije, GWAS tarče, mezenhimske matične celice, personalizirana medicina, biomarkerji
Raziskovalci (20)
Organizacije (4)
Povzetek
Osteoporoza je najpogostejša skeletna bolezen, pri kateri pride do poslabšanja strukture kosti in povečanega tveganja za zlome kosti. Čeprav je biologija osteoporoze dobro raziskana, še vedno ni učinkovitega personaliziranega pristopa k preprečevanju, diagnosticiranju zlomov in še posebej ne anaboličnih zdravil za preprečevanje zlomov kosti, zato je nujno potrebno najti nove tarče za anabolično zdravljenje in preprečevanje zlomov kosti. Eden izmed najboljših načinov za odkrivanje genetskih lokusov, ki so povezani z osteporozo, so asociacijske študije v celotnem genomu (GWAS). GWAS študije podajo stotine genetskih lokusov, ki bi lahko bili potencialne tarče za zdravljene ali biomarkerji za napovedovanje tveganja zloma. Preden lahko rezultate teh velikih podatkov (»big data«) uporabimo, je potrebna funkcijska karakterizacija. Naš dolgoročni cilj je vzpostaviti platformo za funkcijsko vrednotenje genetskih lokusov povezanih s kostnimi boleznimi. V tem projektu bomo temeljito funkcionalno ovrednotili zadetke študij GWAS z uporabo najsodobnejših metod, vključno z uporabo mezenhimskih matičnih celic, editiranjem genoma s tehnikami CRISPR / Cas9, in vivo živalskim modelom in analizo kliničnih vzorcev. Natančneje, (A) najprej bomo ugotovili, ali izbrani tarčni gen igra vlogo pri tvorbi kosti z uporabo tehnik izbitja in povečanega izražanja gena med osteogeno diferenciacijo človeških mezenhimskih matičnih celic (MSC). Vpliv utišanja tarčnega gena na osteogeno diferenciacijo nam bo povedal, ali ima tarčni gen vlogo pri tvorbi kosti. Glede na pleiotropno naravo tarč bomo preučili tudi funkcijo genetskih tarč med nastajanjem adipocitov in miocitov. Podobno kot pri osteogeni diferenciacija, bomo MSC gensko spremenili in analizirali sposobnost MSC-jev, da se diferencirajo v različne tipe celic z analizo z genske ekspresije. Rezultati teh poskusov bodo razložili, ali gen igra vlogo v bioloških procesih, ki niso povezani s kostmi. (B) Nato bomo poleg eksperimentov na celičnih kulturah preučili tudi fiziološko vlogo tarčnih genov z uporabo živalskega modela ribe zebrice v sodelovanju z Univerzo Bar Ilan. C) Za pojasnitev funkcije genetskih tarč v patoloških stanjih bomo v sodelovanju z Univerzitetnim kliničnim centrom in Ortopedsko bolnišnico Valdoltra preučili korelacijo izražanja tarčnih genov v vzorcih tkiv bolnikov. V ta namen bomo zbirali kostno, mišično in maščobno tkivo in analizirali gensko ekspresijo. Rezultati kliničnega dela projekta bodo razkrili pomen genetskih tarč v patoloških procesih pri ljudeh in zagotovili ključne informacije o klinični pomembnosti preiskovanih tarč in določili napovedni potencial genetskih lokusov. (D) Končno bomo v sodelovanju z Kemijskim inštitutom analizirali, ali genetski lokusi tvorijo specifično tridimenzionalno strukturo DNK, ki lahko pojasni spremembo njihove funkcije. Predlagani projekt je ena od prvih celovitih študij, ki bo funkcionalno ovrednotila več genetskih lokusov povezanih z osteoporozo, in vitro, in vivo in v klinični študiji. Poleg tega bomo vlogo genetskih tarč istočasno preučili v treh različnih tipih celic (kosti, maščobe, mišice) in na živalskem modelu. Zato pričakujemo pomembne rezultate, ki bodo razkrili pomen potencialnih biomarkerjev/tarč za zdravila iz različnih zornih kotov in tako pomembno prispevali k razumevanja biologije kosti.
Pomen za razvoj znanosti
V predlaganem projektu bomo funkcijsko ovrednotili GWAS tarče iz različnih perspektiv, kar bo vodilo do celostnih in relevantnih rezultatov, ki so potrebni za načrtovanje novih oblik zdravljena osteoporoze. Glavni rezultat projekta bo niz zelo dobro okarakteriziranih genetskih tarč primernih za razvoj zdravil. Pomembno je, da bomo vzpostavili metode, ki bodo služile kot sistem za funkcionalno karakterizacijo katerega koli drugega kandidatnega gena, ki bo opredeljen kot potencialna tarča pri kostni premeni, v presnovi maščob ali mišic. Glede na celovit pristop pričakujemo, da bomo prišli do temeljnih dosežkov na področju kostne biologije. Poleg krepitve mednarodnega sodelovanja z izjemnimi raziskovalci iz tujine ter povezovanja osnovnih in kliničnih raziskav v Sloveniji bo ta projekt tudi del izobraževalnega procesa na Fakulteti za farmacijo. Dva doktorata (že vpisana v doktorski študij) in več učencev se bodo neposredno vključili v projektu. TA project je nadaljevanje dolgoletnega sodelovanja v okviru mednarodnega konzorcija GEFOS (ki ga financira projekt EU COST GEMSTONE), ki je že privedel do izjemnih znanstvenih spoznanj. Glede na to, da trenutni projekt vključuje mednarodno sodelovanje z odličnimi tujimi znanstveniki in je tema zelo vroča, to obljublja zelo relevantne rezultate predlagane študije.
Pomen za razvoj Slovenije
In the proposed project, GWAS hits will be functionally characterised from different perspectives, leading to comprehensive and relevant results required for decision making process for choosing appropriate drug targets for novel treatments of osteoporosis. The major result of the project will be a set of very well characterised gene targets suitable for drug development and personalized based medicine for prevention of osteoporosis. Importantly, we will set up the methods that will serve as a system for functional characterization of any other candidate gene that will be identified as potential target interfering with bone remodelling, fat or muscle metabolism. Given the comprehensive approach, we expect to provide fundamental advances in the field of bone biology. Besides strengthening international collaborations with outstanding researches from abroad, and connecting basic and clinical research in Slovenia, this project will also be part of education process at the Faculty of Pharmacy. Two PhD students (already enrolled in the PhD Program) and several master students will be recruited to work on the project. Notably, this project is part of an ongoing collaboration within international GEFOS consortium (financed by EU COST project GEMSTONE), which has already led to outstanding scientific findings. Given that current project involves international collaboration with excellent foreign scientist and the topic is extremely hot this promises highly relevant results of the proposed study.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo
