Projekti / Programi
Odkrivanje inovativnih učinkovin za regulacijo hemostaze z venomiko kače Vipera a. ammodytes
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.06.00 |
Medicina |
Srce in ožilje |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B490 |
Biomedicinske vede |
Hematologija, zunajcelične tekočine |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.05 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Druge medicinske vede |
Vipera ammodytes ammodytes, strup, hemostaza, antikoagulantna fosfolipaza A2, fibrinolitična metaloproteaza, antitrombotiki
Raziskovalci (14)
Organizacije (2)
Povzetek
Hemostaza je zelo občutljiv in visoko reguliran sistem. Natančna regulacija koagulacije krvi je vitalnega pomena za živali in človeka. Ni naključje, da so strupene kače tekom evolucije razvile celo paleto proteinov, katerih tarča so različni procesi tega sistema, s katerimi lahko onesposobijo svoje žrtve ali napadalce. Nekatere od teh molekul pa lahko človeškemu zdravju tudi koristijo. Med temi jih je par že našlo pot v klinično prakso, za večino pa uporabnost v medicinske namene še ni znana. Te komponente kačjih strupov tako predstavljajo velik potencial za izboljšanje že obstoječih ali uvedbo popolnoma novih terapevtskih in diagnostičnih postopkov v medicini. Modras je kača, katerega strup pri človeku najbolj prizadene hemostatski sistem. Temeljni cilj predlaganega projekta je razumevanje in izraba strupne mašinerije, ki povzroča te učinke, za odkrivanje novih načinov za diagnosticiranje in terapijo hemostatskih motenj pri človeku. Da dosežemo ta temeljni cilj, bomo v proteomskem pristopu zaključili z izdelavo popolne “naravne knjižnice” proteinskih/peptidnih komponent modrasovega strupa. Dokončali bomo z določitvijo vseh komponent strupnega proteoma, ki interferirajo s hemostazo pri človeku in s širokim naborom aktivnostnih testov določili vse specifične načine, na katere interferirajo s hemostatskim sistemom. Na tej osnovi bomo razvrstili hemostatsko-aktivne komponente strupa po mestu delovanja v hemostatskem sistemu in predvideli medicinske aplikacije v diagnostiki in/ali terapiji hemostatskih motenj. Podrobneje bomo karakterizirali tiste hemostatsko-aktivne komponente modrasovega strupa iz posameznih aktivnostnih skupin, ki bodo najbolj zanimive po svoji farmakološki aktivnosti, hkrati pa tudi po svojih biokemijskih lastnostih (stabilnost, velikost, topnost, imunogenost etc.). Za podrobno karakterizacijo bomo potrebovali večjo količino materiala, zato bomo v cDNA knjižnici strupne žleze poiskali ustrezna cDNA zaporedja, jih klonirali in pripravili rekombinantne proteine (t.i. “sintetska zbirka”). Za razvoj in optimizacijo bomo najprej izbrali tiste medicinsko-zanimive molekule, ki bodo tudi po svojih biokemijskih lastnostih obetale hitrejši in lažji razvoj v smeri uporabe za zdravljenje in/ali diagnostiko hemostatskih motenj pri človeku. Tu bomo še posebej pozorni na nizkomolekularne komponente in pa na komponente brez encimske aktivnosti, dizintegrine, lektine tipa C in triprstne proteine, iz modrasovega strupa. Nadaljevali bomo z razvojem dveh strupnih komponent, amoditaze in amoditoksina (Atx), katerih farmakološka aktivnost je že bila identificirana kot zelo zanimiva za razvoj v smeri medicinske uporabe. Amoditaza je fibrinolitična metaloproteinaza (MP), ki jo bomo naprej razvijali v smeri spojine vodnice za novo vrsto antitrombotika. Dokončali bomo analizo njenega aminokislinskega zaporedja in izolirali njeno cDNA. Pripravili bomo rekombinantno amodiatzo, v procesu optimizacije učinkovine pa sintetizirali še njene posamezne domene in kombinacije le-teh ter jih farmakološko testirali. Na osnovi primerjave strukture amoditaze, ki je netoksična MP, s homolognimi hemoragičnimi MP bomo ugotovili vzrok za pojav hemoragičnosti pri tej vrsti encimov, kar bo pomemben podatek pri načrtovanju amoditazi-podobnih MP v procesu optimizacije novih antitrombotikov na osnovi kačjih MP. Atx je fosfolipaza A2, ki izraža močno antikoagulativno delovanje zaradi vezave na aktivirani koagulacijski faktor X (FXa) v krvi. Nadaljevali bomo s karakterizacijo interakcije med Atx in FXa z namenom usmerjenega načrtovanja kratkih peptidov ali peptidomimetikov, ki bi jih lahko uporabili za preprečevanje strjevanja krvi, na osnovi delov strukture Atx, ki vstopajo v interakcijo s FXa. Karakterizacija bo vključevala vsaj in silico molekularno modeliranje kompleksa AtxA-FXa. Načrtane peptide in njihove analoge bomo sintetizirali, preverili njihove antikoagulativne lastnosti, učinek najbolj obetavnih pa nato še optimizirali.
Pomen za razvoj znanosti
Po podatkih Svetovne zdravstvene organizacije (WHO) so vzrok za smrt globalno v kar 29% primerih kardiovaskularne bolezni. Ta žalostna statistika kvalificira kardiovaskularne patologije kot ene najbolj perečih za človeško vrsto. Bolezni ožilja so tudi eden glavnih zdravstvenih problemov prebivalcev Evropske unije. Po podatkih iz leta 2007 te vrste bolezni vsako leto prizadenejo več kot milijon prebivalcev EU. Po napovedih WHO bosta dva glavna vzroka smrti v svetu v letu 2030 ishemična srčna bolezen in kap (World Health Statistics 2008, WHO Statistical Information System – WHOSIS). Iz naštetih razlogov je eden od strateških prioritet Programa za kardiovaskularne bolezni v okviru WHO (http://www.who.int/cardiovascular_diseases/priorities/en/) razvoj poceni inovacij in sistema za zdravljenje kardiovaskularnih bolezni, ki bi bile dostopne tudi najrevnejšim, za zmanjšanje smrtnosti kot posledice te vrste bolezni. Antikoagulanti so osnova za preventivo in zdravljenje tromboembolitskih bolezni, ki so eden najresnejših zdravstvenih problemov današnjega časa v razvitih delih sveta, saj trenutno kar okrog 1 % celotne zahodne populacije prejema določeno obliko antitrombotske terapije. V teh delih sveta se človeška populacija pospešeno stara, zato je pričakovati, da se bo problem v prihodnosti še stopnjeval. Glede na to je intenzivno iskanje novih terapevtskih pristopov in substanc v boju zoper trombo-embolitske bolezni zelo relevantno v naporih za izboljšanje človeškega zdravja.
Pomen za razvoj Slovenije
Cilj predlaganega projekta je bil analiza strupne mašinerije modrasa, ki vpliva na hemostatski sistem pri človeku z namenom njenega razumevanja in izrabe za odkrivanje novih načinov za diagnosticiranje in terapijo hemostatskih motenj pri človeku. Pričakujemo, da bodo pridobljeni rezultati pomembno vplivali na možnosti za izboljšanje človeškega zdravja. Prizadevamo si, da bi zanimivi rezultati, ki smo jih pridobili, vzpodbudili še večjo sodelavo z domačo farmacevtsko industrijo. Naš projekt je imel vsekakor zelo pozitiven družbeni učinek na področju izobraževanja. Raziskave so prispevale k znanstveni in strokovni rasti raziskovalcev in univerzitetnih učiteljev – več članov raziskovalne skupine namreč sodeluje v dodiplomskih in podiplomskih izobraževalnih programih na različnih visokošolskih ustanovah. Svoje znanje in izkušnje iz laboratorija smo uspešno prenašali na do- in podiplomske študente. Na tematiki tega projekta sta bili tako zaključeni eno diplomsko in eno doktorsko delo. Rezultate naših raziskav smo objavili v precejšnjem številu člankov in to v zelo kvalitetnih mednarodnih znanstvenih revijah. Naše izsledke smo predstavljali na mednarodnih znanstvenih in medicinskih srečanjih, večkrat tudi kot vabljeni predavatelji, in s tem večali prepoznavnost in znanstveni ugled Slovenije v svetu. Posebnega pomena za slovenski raziskovalni prostor in preko njega za celotno družbo je bilo uvajanje in uporaba najnovejših raziskovalnih tehnologij pri našem raziskovalnem delu, npr. proteomike in tehnologije površinske plazmonske rezonance (SPR).
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
