Projekti / Programi
Sintezno biološki pristop k celjenju ran in nevroregeneraciji
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.03.00 |
Medicina |
Nevrobiologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B000 |
Biomedicinske vede |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.01 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Temeljna medicina |
celična terapija, celjenje ran, trofični dejavniki, nevroregeneracija, nevrodegeneracija, Alzheimerjeva bolezen, enkapsulacija, regenerativna mediina, diabetična rana
Raziskovalci (11)
Organizacije (2)
Povzetek
Ozadje in opredelitev problema. Terapija z matičnimi celicami je eden najperspektivnejših pristopov k izzivom regenerativne medicine, kot so kronične rane in nevrodegenerativne bolezni. Novejše študije so pokazale, da so za učinkovitost matičnih celic v veliki meri odgovorni topni faktorji, ki jih matične celice izločajo. V tem primeru matične celice tako proizvajajo trofične faktorje, služijo pa tudi kot dostavni sistem za ta biološka zdravila. Vendar pa v povezavi z matičnimi celicami obstaja vrsta težav, kot so nizek izkoristek in visoki stroški pridobivanja, razvoj tumorjev, nekontrolirana rast in odziv po vnosu v telo, kar poraja številna vprašanja o varnosti in efektivnosti terapij z matičnimi celicami. Sekretomi matičnih celic vsebujejo raznolike rastne faktorje in druge bioaktivne molekule. Sedanja zdravljenja s trofičnimi faktorji temeljijo predvsem na uporabi posameznega trofičnega faktorja, mi pa predlagamo, da bi bilo zdravljenje bolj učinkovito, če bi uporabili več faktorjev s sinergističnim delovanjem, pri čemer bi se zgledovali po matičnih celicah.
Ideja in cilji raziskave. Pripravili bomo terapevtsko napravo za regenerativno medicino, in sicer tako, da bomo pripravili stabilne linije, ki izražajo posamezen trofičen faktor, izbrane kombinacije teh linij bomo združili v ustreznem razmerju za specifično terapevtsko aplikacijo. Celice bomo zaprli v polprepustno komoro in to napravo vgradili v bolno tkivo. Po koncu terapije bomo komoro s celicami varno odstranili.
Pri našem delu želimo doseči naslednje cilje:
1. 1. Vzpostavitev in validacija zbirke stabilnih celičnih linij, ki izločajo trofične faktorje, potrebne za regeneracijo
Pripravili in validirali bomo zbirko celičnih linij, v kateri vsaka celična linija izloča en trofičen faktor. Izvorna celična linija mora biti trpežna (da preživi neugodne pogoje, kot so v ranah in v možganih) in ne tumorigena. Da povečamo varnost, bomo vanjo predhodno vgradili stikalo, ki ob sprožitvi vodi v apoptozo.
2. Konstrukcija in validacija terapevtske celične naprave za celjenje ran
Našo idejo bomo na primeru celjenja ran implementirali od določitve optimalnih kombinacij rastnih faktorjev na celičnih kulturah in organotipnih modelih celjenja ran do funkcionalnih študij na živalih, ki bodo podale informacijo o učinkovitosti terapije.
3. Izbor optimalnih kombinacij trofičnih faktorjev za zdravljenje Alzheimerjeve bolezni
Različne kombinacije trofičnih faktorjev bomo testirali na nevronskih kulturah in kasneje na organotipskih možganskih rezinah mišjega modela za Alzheimerjevo bolezen. Cilj tega dela je, da najdemo kar najbolj optimalno kombinacijo nevrotrofičnih faktorjev za izboljšanje stanja pri Alzheimerjevi bolezni.
Originalnost, relevantnost in potencialni vpliv rezultatov.
Predlog projekta povezuje dva izmed najhitreje razvijajočih se znanstvenih področij znanosti o življenju v tem trenutku: raziskave izvornih celic in sintezne biologije in na tej osnovi zagotovi podlago za celično terapijo z ''dizajnerskimi'' celicami. V projektu bomo obravnavali zelo razširjene, vendar uničujoče bolezni, kronične rane in Alzheimerjevo bolezen, vendar pa lahko naš pristop in zbirko terapevtskih celic, ki jo bomo tekom projekta ustvarili, uporabimo tudi za zdravljenje različnih drugih bolezni ali poškodb. V nasprotju z zarodnimi celicami lahko pripravimo celice, ki bodo izločale proteine, ki jih naravne izvorne celice ne izločajo npr. protitelesa proti želeni tarči oz. proteine z novimi funkcijami, kar je dodatna prednost našega pristopa in širi uporabnost izven regenerativne medicine.
Pomen za razvoj znanosti
V zadnjem desetletju je bilo mnogo napora vloženega v ugotavljanje učinkovitosti zdravljenja z zarodnimi celicami in v ugotavljanje učinkovitosti trofičnih dejavnikov pri celjenju ran ter zdravljenju nevrodegeneracij. Zdravljenje z zarodnimi celicami se je izkazalo za problematično tako z vidika varnosti kot tudi z ekonomskega vidika, zdravljenje s posameznim trofičnim dejavnikom pa tudi ni prineslo obetavnih rezultatov. Tekom projekta smo raziskovali vpliv kombinacij različnih biološko aktivnih molekul na različnih modelih regeneracije (celjenje ran, regeneracija kosti, oživčevanje mišičnine). Poleg rastnih faktorjev smo v t.i. celično napravo vključili tudi molekule, ki delujejo antimikrobno ter protivnetno. Vnetje je eden ključnih procesov, ki ga v skupini raziskujemo na molekularni osnovi. Poznavanje orodij sintezne biologije skupaj s pridobljenim znanjem o učinkovitih kombinacijah trofičnih dejavnikov in novih dognanjih o molekulskih mehanizmih bolezni bi lahko omogočilo razvoj terapevtskih celičnih naprav nove generacije, ki so se ob zaznavi endogenih signalov sposobne odzvati z izločanjem ustreznega trofičnega dejavnika. Naš interdisciplinaren pristop, ki združuje strokovno znanje in izkušnje s področja sintezne in celične biologije, imunologije in nevroznanosti, predstavlja inovativen in izviren prispevek v teh zelo konkurenčnih področjih in odpira nove terapevtske možnosti za različne pogoste bolezni. Znanje, ki smo ga pridobili tekom projekta je tudi osnova za prihajajočo prijavo na EU razpis. Člani raziskovalne skupine smo naša dognanja širši znanstveni skupnosti posredovali preko mednarodnih delavnic in konferenc ter z objavo znanstvenih člankov.
Pomen za razvoj Slovenije
Kronične rane predstavljajo visoko finančno breme za razvite države in s staranjem prebivalstva in naraščanjem števila metabolnih bolezni se številke le še povečujejo. V okviru projekta smo razvili terapevtske celične naprave za celjenje ran in regeneracijo kosti. Naš izum smo tudi zaščitili (vložili patentno prijavo na mednarodni patentni urad), kar je izhodišče za predstavitev industrijskim partnerjem oziroma vlagateljem, v primeru da bi nadaljnji razvoj izdelka prevzelo odcepljeno podjetje. Tudi sicer člani raziskovalne skupine pogosto posredujemo svoje znanje slovenski in tuji industriji. Interdisciplinarna narava projekta odpira nove možnosti za mednarodno sodelovanje z raziskovalci, s katerimi smo že sodelovali npr. v okviru evropskih in bilateralnih projektov, kot tudi z raziskovalci, s katerimi do sedaj še nismo sodelovali. Poleg tega smo v sklopu tega projekta začeli sodelovati z več raziskovalnimi skupinami Medicinske fakultete Univerze v Ljubljani in Instituta Jožefa Stefana. V sklopu projekta raziskujeta tudi ena doktorska študentka (zagovor v 2019) in ena magistrska študentka (zagovor v 2018). Člani raziskovalne skupine pogosto sodelujejo pri komuniciranju znanosti širši javnosti preko člankov v revijah, radijskih intervjujev in sodelovanj v televizijskih oddajah. Vodja projekta je koordinatorka konzorcijskega projekta, ki promovira znanost dijakom. V 2014 smo organizirali raziskovalni tabor ‘Z dokazi podprta medicina’, na katerem smo dijakom predstavili tudi delo s trofičnimi dejavniki. Člani skupine sodelujejo tudi pri promociji Slovenije, še posebej preko vodenja študentskih skupin, ki so dosegle velike uspehe na mednarodnih tekmovanjih iGEM in Biomod.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
