Projekti / Programi
Proteinsko načrtovanje rekombinantnih probiotičnih mlečnokislinskih bakterij za zdravljenje sindromov vnetega črevesa
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.05.00 |
Naravoslovje |
Biokemija in molekularna biologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B000 |
Biomedicinske vede |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.06 |
Naravoslovne vede |
Biologija |
Crohnova bolezen, kolitis, kronična črevesna, rekombinantni, probiotiki, TNFalfa
Raziskovalci (16)
Organizacije (2)
Povzetek
Kronična vnetna črevesna bolezen (KVČB) vnetna bolezen debelega in tankega črevesja, ki se manifestira kot ulcerativni kolitis ali Crohnova bolezen. Zdravljenje s protivnetnimi zdravili in antibiotiki je simptomatično in pogosto neučinkovito. Monoklonska protitelesa proti vnetnemu citokinu TNFα v zadnjih letih izkazujejo največjo učinkovitost pri zdravljenju. Vendar pa je zdravljenje z monoklonskimi protitelesi zelo drago, povzroča sistemske stranske učinke, zahteva parenteralno aplikacijo in ni učinkovito pri vseh pacientih, zato se intenzivno iščejo novi pristopi k zdravljenju KVČB.
Pro-vnetni citokini stimulirajo vnetje. Pri KVČB so številni povečani, vključno z IL-6, IL-12, IL-15, IL-17, IL-21, IL-22, IL-23 in IL-26.
Pri zdravem črevesju epitelijske celice tvorijo pregrado, ki preprečuje prehod proteinov ali mikrobov do sub-epitelijskih imunskih celic. Pri KVČB je črevesni epitelij poškodovan in vsebuje številne lezije. To se odraža v povečani izpostavljenosti imunskih celic luminalni vsebini. Ob upoštevanju tega dejstva, predstavlja peroralna aplikacija nevtralizacijskih molekul proti pro-vnetnim citokinom racionalen pristop k zdravljenju.Največjo oviro v stabilnosti pripravka predstavlja peroralna dostava proteinov, ki se običajno razgradijo ali denaturirajo v želodcu zaradi nizkega pH in proteolitičnega delovanja.
Mlečnokislinske bakterije (MKB) se v zadnjem času uporabljajo kot vektorji za dostavo rekombinantnih proteinov v gastrointestinalni trakt. MKB spremljajo človeško raso že več stoletij, uporabljajo se kot sestavni del prehrane in so dokazano varne. Nekatere MKB lahko poimenujemo tudi probiotiki, ker so sposobne dobrodejnega delovanja pri nekaterih obolenjih, vključno s KVČB.
V okviru predlaganega raziskovalnega projekta nameravamo pripraviti MKB s sposobnostjo predstavitve majhnih citokin/kemokin-vezavnih proteinov na površini. Citokini/kemokini se bodo vezali na površino MKB in se izločili iz telesa s fecesom. Citokin/kemokin-vezavne bakterije bomo testirali pri zdravljenju eksperimentalnega živalskega modela kroničnega enterokolitisa.
Projekt bomo začeli z načrtovanjem sistema za predstavitev modelnega proteina na površini MKB Lactococcus lactis. Vzporedno bomo razvijali lasten sistem za površinsko predstavitev z uporabo ustreznih nosilnih površinskih proteinov. Majhne proteinske vezavne molekule, kot so afibodiji, DARPini ali enoverižni variabilni fragmenti, bomo uporabili za ciljanje citokinov/kemokinov.Razvili bomo tudi lastne vezavne molekule proti izbranim citokinom/kemokinom z uporabo fagnega prikaza. . Pripravili bomo tudi očiščen rekombinantni protein za površinsko predstavitev in ga uporabili za vezavo na površino nespremenjenih MKB iz rodu Lactobacillus. S takšnim pristopom se bomo izognili uporabi gensko spremenjenih MKB. najbolj obetavne prirejene MKB bomo uporabili pri živalskem eksperimentalnem modelu enterokolitisa, bodisi posamezno ali v zmesi.
Kronični enterokolitis pri miših bomo inducirali kemijsko ali pa bo nastal zaradi genske mutacije. Citokino/kemokin vezavne MKB bomo aplicirali peroralno. Njihovo sposobnost izboljšanja simptomov bolezni bomo primerjali s potekom bolezni brez zdravljenja in z zdravljenjem z bakterijami, ki ne bodo sposobne vezave citokinov/kemokinov. Varnost citokin/kemokin-vezavnih MKB bomo ovrednotili z njihovo aplikacijo živalim brez enterokolitisa. . Učinkovitost zdravljenja bomo določili z analizo klinične slike živali in podrobno analizo živalskih tkiv, kar bo podprto z ustreznimi statističnimi metodami.
Naš pristop vnaša številne nivoje sinergije v zdravljenje KVČB. Združuje probiotike z intrinzičnim ugodnim delovanjem pri IBD s tarčno dostavo citokin-nevtralizirajočih proteinov. . Poleg tega bi bila proizvodnja prirejenih MKB cenovno ugodna v primerjavi z zdajšnjimi terapijami in bi omogočala pacientu prijazno peroralno aplikacijo. Nova terapija KVČB bi imela zelo pomemben medicinski in industrijski pomen.
Pomen za razvoj znanosti
Razvoj bioloških zdravil in medicinskih pripomočkov, kakor tudi prehranskih dopolnil na osnovi probiotikov predstavlja velik znanstven izziv, po drugi strani pa zaradi varnosti tudi relativno hitro možnost aplikacije v končni izdelek. V svetu se soočamo z velikimi uspehi pri zdravljenju kroničnih črevesnih bolezni z biološkimi zdravili (infliksimab, adalimumab, etanercept, certolizumab pegol), ki so sposobni vezave proinflamatornega citokina TNFalfa, žal pa imajo zaradi sistemskega vnosa tudi resne neželene učinke. Razvoj alternativnih sistemov izražanja bioloških zdravil v gastrointestinalnem traktu tako predstavlja velik potencial in priložnost za nadaljni znanstveni in aplikativni razvoj. Rezultati projekta so del tega potenciala, zato bomo začetne uspešne raziskave, ki smo jih pridobili v okviru projekta, nadalje razvijali in po zaščiti intelektualne lastnine rezultate objavili ter poskusili tudi tržiti.
Pomen za razvoj Slovenije
Biotehnologija je ena od prioritetnih strateških panog in planov razvoja Slovenije v letih od 2010 do 2024, s posebnim poudarkom na farmacevtski biotehnologiji. Odsek za biotehnologijo IJS in Fakulteta za farmacijo UL (nosilec in sonosilec projekta) tesno sodelujeta s skupino za biofarmacevtiko tovarne zdravil LEK-SANDOZ, kar se poleg raziskav kaže tudi v velikem prehodu raziskovalcev po opravljenme doktorskem študiju iz omenjenih raziskovalnih skupin v odedlek biofarmacevtike LEK-SANDOZ. Pričakujemo, da bo del rezultatov, ki smo jih dosegli v okviru projekta, nepsredno uporabljenih tudi v industriji v Sloveniji, saj poleg farmacevstke industrije sodelujemo tudii z mlekarsko idnustrijo na področju probiotikov. Skupaj bomo poskušali pridobiti mednarodna razvojna in raziskovalna sredstav in tako še dodatno okrepiti razvoj in razpoznavnsot biotehnologije v Sloveniji in širše. Z vidika širjenja znanja poudarjamo, da sta obe raziskovalni skupini vpeti v dodiplomske in podiplomske učne načrte in programe. Za potrebe Fakultete za farmacijo in Biotehnioške fakultete izvajamo programe farmacevtske biotehnologije in tako tvorno sodelujemo pri strokovnem in pedagoškem delu.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
