Projekti / Programi
Farmakogenetski pristop k raziskavam, diagnostiki in terapiji levkemij
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.04.00 |
Medicina |
Onkologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B200 |
Biomedicinske vede |
Citologija, onkologija, kancerologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.01 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Temeljna medicina |
Farmakogenetika, Individualizirana terapija, 6-merkaptopurin, akutna limfatična levkemija, toksičnost zdravil, rezistenca na zdravila, Tiopurin S-metiltransferaza, S-adenozilmetionin
Raziskovalci (15)
Organizacije (2)
Povzetek
Predlagani projekt temelji na potrebi po prenosu sodobnih spoznanj farmakogenetike in metodologij genomike, transkriptomike in metabolomike v klnično prakso, s ciljem izboljšati diagnostiko in terapijo otroških levkemij.
Znanstvena izhodišča in predstavitev problema.
Kljub napredku v razumevanju bioloških osnov kancerogeneze je antitumorsko zdravljenje še v veliki meri empirično. Glavni problem kemoterapije je ozko terapevtsko okno in posledična neuspešnost terapije oziroma visoka toksičnost pri posameznih pacientih. Implementacija farmakogenomskih znanj in uvedba novih diagnostičnih metod omogočata individualizacijo zdravljenja, kar omogoča izboljšanje učinkovitosti zdravil, zmanjšanje neželenih učinkov in posledično cenovno ugodno zdravljenje
Tiopurinska zdravila so terapija izbora pri zdravljenju akutne limfoblastne levkemije (ALL), ki predstavlja najpogostejšo obliko raka pri otrocih. Rezultati naših predhodnih raziskav kažejo, da lahko z določitvijo alelnih polimorfizmov v genu za tiopurin S-metil transferazo (TPMT), ki katalizira S-metiliranje 6-MP in je omejujoč faktor za pretvorbo 6-MP do 6-tiogvanin nukleotidov (6-TGN), odgovornih za citotoksične učinke zdravila, s precejšnjo verjetnostjo napovemo aktivnost encima in posledično stopnje toksičnosti zdravila. Poleg genotipa vplivajo na aktivnost omenjenega encima tudi drugi dejavniki. Poznavanje le-teh je pomembno za izboljšanje varnosti ter učinkovitosti terapije ALL. Namen predlaganega projekta je doprinest k razumevanjem kompetitivnih poti in encimov, ki so vpleteni v presnovo tiopurinov, z raziskavami na molekularnem nivoju pa doprinesti k razumevanju mehanizmov ter identifikaciji potencialnih tarč za nove generacije terapevtikov.
Cilji raziskave.
1. Iskanje diagnostičnih označevalcev in njihovo uvajanje v klinično prakso
Poskušali bomo identificirati dodatne dejavnike, ki vplivajo na encimsko aktivnost TPMT. Preverjali bomo povezavo med znotraj celično koncentracijo metabolitov metionina koncentracijo citotoksičnih metabolitov 6-MP in aktivnostjo TPMT,.
2. Identifikacija terapevtsko pomembnih bioloških tarč
Z identifikacijo vpliva TPMT na znotraj celično presnovo bomo določili tiste presnovne encime, metabolite in diferencialno izražene gene, ki bi predstavljali nove terapevtsko pomembne biološke tarče pri modulaciji specifičnih celičnih procesov (oksidativni stres, presnova metionina, metilacija DNA).
3. Razumevanja molekularnih mehanizmov odziva na tiopurinsko zdravljenje
Izvedli bomo diferencialno analizo genoma, transkriptoma in metaboloma med celicami, ki so občutljive ali rezistentne na tiopurine.
4. Razvoj dozirnega algoritma za 6-MP
Dozirni algoritem za 6-MP bomo izpeljali iz meritev pridobljenih na bolnikih z s pomočjo matematičnega programskega paketa.
Relevantnost predlaganega projekta.
Projekt bo izvedla interdisciplinarna skupina, ki vključuje mednarodno sodelovanje strokovnjakov Fakultete za farmacijo, Univerze v Ljubljani, s Pediatrično kliniko, Kliničnega centra (Dr. Janez Jazbec), Pediatrično bolnišnico St. Anna Kinderspital na Dunaju (dr. Leo Kager), z Estonskim genomskim centrom in Inštitutom za molekularno in celično biologijo Univerze v Tartuju, Estonija (Dr. Andreas Matspalu) in z Sackler Faculty of Medicine, University of Tel Aviv (dr. David Gurwitz). Z interdisciplinarnim pristopom želimo sodobna spoznanja genomike, transkriptomike in metabolomike uporabiti za neposredni dvig kvalitete življenja onkoloških pediatričnih pacientov,kar kaže na visoko znanstveno in ekonomsko-socialno relevantnost predlaganega projekta. Projektna skupina pa s svojo ekspertizo zagotavlja visoko znanstveno relevantnost in izpolnitev ambiciozno zastavljenih ciljev.
Pomen za razvoj znanosti
Odnos med toksičnostjo 6 merkaptopurina (6 MP) in genotipom thiopurine S metiltransferaze (TPMT), njegovega glavnega presnovnega encima, predstavlja enega izmed najboljših primerov v farmakogenomiki. Čeprav mnogi potrjujejo dobro povezavo med fenotipom in genotipom, se nekateri bolniki na zdravljenje odzovejo nepričakovano. To nakazuje na dejstvo, da presnova tiopurinov ni odvisna le od posameznega encima, ampak od kompleksne mreže presnovnih poti vključujoč 5 metiltetrahidrofolat (5 Me THF) (Karas-Kuzelicki N., Pharmacogenomics. 2009). Naša predhodna raziskava je potrdila sinergistični vpliv alelov TPMT in metiltetrahidrofolat reduktaze (MTHFR) z nizko aktivnostjo na visoko tveganje za neželene učinke 6 MP pri vseh bolnikih z akutno limfoidno levkemijo (Karas-Kuzelicki N., Leukemia. 2009). Na podlagi najnovejših spoznanj smo proučevali toksičnost 6 MP z multifaktorskim farmakogenomskih pristopom. S tehnologijo TaqMan smo genotipizirali 15 z EBV transformiranih limfoblastoidnih celičnih linij (LCL) zdravih darovalcev. Določali smo pogoste polimorfizme encimov, ki bi lahko vplivali na metabolizem 5 Me THF in metionina: TPMT * 2, TPMT * 3B, 3C TPMT * , MTHFR 677C) T, MTHFR 1298A) C, MTRR 66A) G, MTHFD 1958G), BHMT 742G) A, GNMT 1298C) T. Citotoksičnost 6 MP smo določevali s testom MTS. Celične linije smo izpostavljali 72 ur različnim koncentracijam 6 MP (1,0-100 µM). Vse celične linije so izkazovale logaritemsko odvisnost citotoksičnosti od koncentracije 6 MP. Različne kombinacije genotipov so pokazale različno močno občutljivost na 6 MP; IC50 se je gibala v širokem razponu med 3,8 in 20,9 µM. Heterozigotna oblika alelov za TPMT sicer ni bila povezana z občutljivostjo na 6 MP, vendar se je celokupen učinek zgoraj omenjenih polimorfnih alelov na preživetje celic pokazal kot statistično značilen: LCL z manj kot štirimi aleli, ki lahko vodijo do znižanih koncentracij 5 Me THF, so izkazovali manjšo občutljivost na 6-MP v primerjavi z LCL z večjim številom teh alelov (Mann-Whitney test, p (0,05). Trenutni rezultati so skladni z domnevo, da je učinek 6 MP na preživetje celic odvisen od kombinacije polimorfizmov v genih za encime v kompleksni metabolni poti folatov in metionina. Kljub temu bo potrebno zaznane učinke potditi z uporabo večjega števila različnih LCL in pojasniti mehanizem, po kateri 5 Me THF vpliva na občutljivost na 6-MP. Odkar so dokazali, da S adenozilmetionin (SAM) stabilizira nemutirano homozigotno in heterozigotno obliko TPMT (Milek M., Biochem Pharmacol. 2009), bi 5 Me THF lahko deloval preko spremenjenih koncentracij SAM.
Pomen za razvoj Slovenije
Raziskovalni projekti na področju farmakogenomike, imajo neposredni pomen za gospodarstvo in družbo in sicer v smislu izboljšanje kvalitete življenja pacientov in farmakoekonomskih poseledic. Posamezniki se namreč na zdravila odzivamo različno in je predpisovanja zdravil po načelu enak odmerek za vse (»one size fits all«) vzrok številnim toksičnim učinkom zdravila in posledično potreb po zdravljenju stranskih učinkov. Farmakogenetsko testiranje omogoča načrtovanje racionalne terapije v izogib pojavu stranskih učinkov in izboljšanja kvalitete življenja pacientov. Na osnovi farmakogenetskih spoznanj smo razlagali pojave interindividualne raznolikosti v odzivanju na zdravljenje s 6-merkaptopurinom in pojave toksičnosti. Rezultate raziskav smo uspešno prenesli v klinično prakso in z genotipizacijo pacientov z življenjsko nevarno toksičnostjo omogočili individualizacijo terapije, zmanjšano toksičnost in doprinesli k izboljšali kvaliteti življenja pediatričnih pacientov. Prenos v klinično prakso je plod dolgoletnega uspešnega in zavzetega sodelovnja v projektih s Prof. dr. Janezom Jazbecem.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2010,
2011,
2012,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2010,
2011,
2012,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
