Projekti / Programi
Molekulske simulacije, bioinformatika in načrtovanje zdravilnih učinkovin
01. januar 2014
- 31. december 2018
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.04.00 |
Naravoslovje |
Kemija |
|
| 1.09.00 |
Naravoslovje |
Farmacija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B120 |
Biomedicinske vede |
Molekularna biofizika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.04 |
Naravoslovne vede |
Kemija |
| 3.01 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Temeljna medicina |
Raziskovalci (12)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacij |
| 1. |
0104 |
Kemijski inštitut |
Ljubljana |
5051592000 |
20.820 |
Povzetek
Delo programske skupine bo usmerjeno v študij kemijskih poškodb proteinov in DNA, ki predstavljajo začetne korake nevrodegeneracije in karcinogeneze. Nadaljevali bomo delo na flavoencimih, to je skupini encimov odgovornih za nevrodegeneracijo, in DNA topoizomerazah, družini encimov ki so tarča za zdravljenje neoplazij in antimikrobno terapijo.
Raziskave bodo temeljile na naprednih biomolekularnih simulacijah, med drugim QM/MM simulacijah encimskih reakcij ter sorodnih računskih orodjih za zanesljivo napovedovanje lastnosti bioloških sistemov. V delu, ki se tiče kvantizacije gibanja jeder, bomo razvijali tudi lastno metodologijo.
Pomemben del raziskav našega laboratorija bo povezan s flavoencimi, še posebej encimoma monoamin oksidaza B (MAO B), ki razgrajuje dopamin, in MAO A, ki razgrajuje serotonin.
Ireverzibilna inhibicija MAO ima nevroprotektiven učinek, saj so metaboliti dopamina in ostalih biogenih aminov v določeni meri nevrotoksični. Mehanizmi MAO so pomembni za razvoj novih zdravil za zdravljenje Parkinsonove bolezni in preprečevanje nevrodegeneracije. Študirali bomo kinetiko reakcij povezanih z nevrodegeneracijo in predlagali smernice za preprečevanje in zdravljenje nevrodegenerativnih bolezni.
DNA topoizomeraze so privlačne in dobro definirane tarče za razvoj novih protimikrobnih in protirakovih učinkovin. DNA topoizomeraze so povsod prisotni, dobro ohranjeni encimi, ki skrbijo za integriteto genoma v celici. Cilji tega programa so načrtovanje, karakterizacija z biofizikalnimi pristopi in biološko testiranje novih inhibitorjev DNA giraze kot protimikrobnih učinkovin in novih inhibitorjev DNA topoizomeraze IIA kot tarče za protirakove učinkovine.
Pomen za razvoj znanosti
Uporaba kombinacije metod molekulskih simulacij na področju razvoja novih zdravilnih učinkovin je trenutno v porastu v molekularni medicini. V našem laboratoriju smo razvili ekspertizo na področju flavoencimov, ki so ključni element za razumevanje, preprečevanje in zdravljenje nevrodegenerativnih bolezni in depresij. Naše študije kemijskega mehanizma metabolizma biogenih aminov in ireverzibilne inhibicije encimov pomagajo pri razvoju novih zdravil.
Nove molekularne tarče in razvoj novih učinkovin z delovanjem na te tarče predstavljajo izziv za raziskovalce na področju biomedicine. Hiter razvoj rezistence bakterij na protimikrobne učinkovine v uporabi in rastoče število pacientov, obolelih od raka, kaže na nujno uvajanje novih zdravilnih učinkovin v terapijo. Prispevek k razvoju znanosti bo študij DNA giraze kot molekularne tarče v patologiji različnih bakterijskih infekcij za razvoj novih protimikrobnih učinkovin in topoizomeraze IIa kot tarče za razvoj novih protirakovih učinkovin. Še posebej, novo znanje splošnega pomena bo eksperimentalna določitev strukture kompleksov ligand-encim, kar bo omogočilo spoznanja o molekularnem mehanizmu teh encimov.
Pomemben rezultat bo odkritje novih zaviralcev DNA giraz kot antibiotikov in zaviralcev človeške topoizomeraze IIa kot potencialnih protirakovih učinkovin in spoznanje o mehanizmu delovanja novih zdravilnih učinkovin.
Pomen za razvoj Slovenije
Program dela je usmerjen v razvoj novih zdravilnih učinkovin do zaključka predklinične faze, kar je bilo v tem laboratoriju že uspešno izvedeno na različnih bioloških sistemih, pri katerih smo raziskovali encimske tarče in racionalno načrtovanje zaviralcev teh encimov iz različnih kemijskih strukturnih razredov. Sodelavci laboratorija sodelujejo pri pouku na Fakulteti za farmacijo in Medicinski fakulteti in prenašajo aktualna znanja na študente. Večina doktorjev, ki so končali usposabljanje v našem laboratoriju se zaposli v gospodarstvu. Naj omenimo, da sta dva doktoranda iz programske skupine v zadnjih štirih letih prejela Krkino nagrado za doktorsko delo. Prav tako v zadnjem času raste interes svetovnih farmacevtskih firm za intenzivno sodelovanje z inovativnimi raziskovalnimi skupinami iz akademskih laboratorijev. Tako sodelovanje je lahko osnova za ustanavljanje visoko-tehnoloških podjetij, kar je prioriteta v ekonomskem razvoju Republike Slovenije v 21. stoletju.
Funkcionalna znanja, ki jih pridobijo in razvijajo mladi raziskovalci projektne skupine so osnova, na kateri se lahko taka biotehnološka podjetja razvijajo in organizirajo. Produkti, ki pri tem nastajajo, in jih je možno komercializirati, predstavljajo pomemben prispevek k ekonomskemu napredku in izkoriščanju infrastrukture akademskih raziskovalnih ustanov. Nova znanja, ki jih bomo pridobili, bodo predstavljala pomemben napredek za področje farmacije, biotehnologije in biomedicine v Sloveniji. Posredni pomen programa za utrjevanje nacionalne identitete se bo izražal predvsem kot posledica publiciranja znanstvenih rezultatov v mednarodnih revijah in patentiranja v svetu. Hkrati bodo prizadevanja raziskovalne skupine, da bi uspeli z razvojem originalne zdravilne učinkovine v Sloveniji, prispevala k mednarodnemu ugledu naših raziskovalcev.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
