Projekti / Programi
Biološki, genetski in epigenetski označevalci debelosti in metabolnega sindroma pri otrocih in mladostnikih
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.05.00 |
Medicina |
Reprodukcija človeka |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B660 |
Biomedicinske vede |
Pediatrija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.02 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Klinična medicina |
debelost, prediabetes, genetika, farmakogenomika, otrok, mladostnik
Raziskovalci (24)
Organizacije (3)
Povzetek
Debelost pri otrocih in mladostnikih je eden najbolj pomembnih javnozdravstvenih problemov v svetu in Sloveniji.
Genetski dejavniki pomembno vplivajo na indeks telesne mase (ITM). Poligenske oblike debelosti pri otrocih so povezane z variacijami v več genih, od katerih so nekateri specifično povezani z otroško populacijo (FTO, MC4R in TMEM18). Do danes opredeljene genetske različice razložijo relativno majhen delež v variabilnosti ITM. Pomembno vlogo imajo verjetno še neodkrite genetske različice in epigenetski mehanizmi, kot so različice v vzorcih metilacije DNA in molekule miRNA. Kandidatne regije, kjer bi epigenetski mehanizmi lahko pomembno vplivali na razvoj debelosti so promotorske regije genov povezanih z vnosom energije in porabo energije (npr. POMC, MC4R), in geni, ki so povezani z razvojem maščobnega tkiva, npr. DEPTOR, ki je nov gen za debelost odkrit v naši projektni skupini in še neraziskan kot kandidatni gen za debelost pri otrocih. Poznavanje vloge epigenetskih mehanizmov je pomembno tudi pri oceni učinkovitosti intervencij.
Kopičenje maščevja v jetrih in mišicah ter disfunkcija maščobnega tkiva pri debelosti vodijo v sistemsko rezistenco za inzulin s hiperinzulinizmom, ki vodi ne le v sladkorno bolezen tipa 2 (SBT2) z zapleti, temveč tudi neodvisno v razvoj ateroskleroze in srčno-žilnih bolezni. Zato pomemben del načrtovane raziskave namenjamo preučevanju razlik med debelimi otroci in mladostniki, pri katerih je hiperinzulinizem prisoten in pri tistih, kjer ni. Različice v genih, ki so povezani z delovanjem in izločanjem inzulina so kandidati za opredelitev genetske predispozije zgodnjih faz diabetesa – hiperinzulinizma (INSR, TCF7L2, IGF2BP2, CDKAL1, HHEX, HNF1A). Opisane so povezave med debelostjo, inzulinsko rezistenco in značilnimi metilacijskimi vzorci genov, ki so povezani z debelostjo in zapleti debelosti (PGC1alfa). Vedenje o vlogi metilacijskih različic in miRNA pri razvoju prediabetesa pri otrocih in mladostnikih je zelo omejena.
Metformin je vodilno zdravilo za zdravljenje SBT2 pri mladostnikih. Poveča občutljivost tkiv za inzulin in zniža raven inzulina v plazmi, kar je pomemben učinek zdravljenja zapletov debelosti. Pri transportu metformina imajo pomembno vlogo organski kationski transporterji (OCT1, OCT 2, MATE). Različice v teh genih so povezane z zmanjšanim učinkom zdravila pri odraslih s SBT2. Interindividualna variabilnost v genetskih različicah teh genov bi lahko vplivala na učinek zdravljenja z metforminom pri mladostnikih s prediabetesom.
Glede na obsežnost problema in pričakovane dolgoročne zdravstvene posledice debelosti je nujno takoj razviti zgodnje in učinkovite mehanizme, s katerimi bomo zajezili povečevanje pogostnosti debelosti in zgodaj odkrili posameznike, ki so predisponirani za zgodnje zaplete debelosti. S tega vidika je nujno poznavanje za populacijo specifične patogeneze debelost in zapletov debelosti. Cilji raziskave so (1) opredeliti genetsko in epigenetsko predispozicijo za debelost in (2) prediabetes - hiperinzulinizem pri slovenskih otrocih in mladostnikih ter (3) opredeliti genetske označevalce odziva na zdravljenje z metforminom pri debelih mladostnikih s prediabetesom.
Vsa metodologija, ki bi jo uporabili je že na voljo oz. se že razvija v sodelujočih institucijah (1) presejalni test analize talilne krivulje DNA v visoki ločljivosti (angl. HRM) in Sangerjevo sekvenciranje (2) metoda asociacijskih študij na celotnem genomu (angl. GWAS) na združenih vzorcih (3) metoda bisulfitne transformacije DNA (4) tehnologija sekvenciranja naslednje generacije (angl. NGS) in PCR v realnem času izbranih miRNA ter (5) alelno-specifični PCR v realnem času.
Rezultate raziskave bi uporabili za izdelavo kliničnih algoritmov, ki bi jih neposredno prenesli v klinično rabo in s tem pomembno izboljšali zdravstveno oskrbo obravnavane rizične skupine otrok in mladostnikov.
Pomen za razvoj znanosti
Rezultati raziskovalnega projekta so pomembno doprinesli k bazičnemu znanju s področja etiologije otroške debelosti in zapletov le te, predvsem etiologije inzulinske rezistence, ki je eden poglavitnih mehanizmov zapletov debelosti. Do zaključka projekta nam je namreč uspelo objavili 3 raziskovalne članke v pomembnih strokovnih revijah, ki objavljajo članke s področja otroške debelosti oz. sladkorne bolezni pri otrocih (International Journal of Obesity, Pediatric Obesity in Pediatric Diabetes), v recenzentskem procesu pa je še en prispevek. Na osnovi rezultatov projekta sta bili uspešno opravljeni tudi dve diplomski nalogi v sklopu magistrskega študijskega programa 2. stopnje biokemija. Z opisom prevalence mutacij v najpogostejšem genu povezanem z monogensko debelostjo in prevalence polimorfizma, ki je povezan s poligensko debelostjo smo dodatno potrdili vlogo usmerjene genetske diagnostike pri obravnavi debelih otrok. Z uporabo metode sekvencioniranja naslednje generacije pri posameznikih z bolezensko debelostjo smo potrdili vlogo takšnega načina diagnostike za opredelitev novih kandidatnih genov za različna bolezenska stanja. Bili smo med prvimi, ki so opredelili gen INPP5E kot nov kandidatni gen za nadaljnje raziskave motenj apetita in debelosti. Največji doprinos k znanosti smo dosegli na področju raziskav etiologije inzulinske rezistence. Variacije v promotorski regiji gena DEPTOR smo povezali z večjo verjetnostjo za inzulinsko rezistenco pri debelih otrocih. S tem je navedeni gen postal nov kandidatni gen ne le za debelost, temveč tudi za ta zaplet, kar bi lahko imelo pomembne posledice ne le diagnostiko, temveč tudi pri razvoju terapij sladkorne bolezni tipa 2. Nadalje smo kot prvi uporabili metodo asociacijske študije na celotnem genomu na združenih vzorcih za opredelitev kandidatnih genov povezanih z inzulinsko rezistenco. Z nadaljnjimi analizami smo opredelili povsem nov kandidatni gen PYGB, v nadaljevanju pa pričakujemo, da bomo na osnovi že pridobljenih rezultatov opredelili še več novih genov. Pomemben del raziskave smo posvetili tudi razvoju metodologije za opredelitev metilacijskih vzorcev DNA, ki je eden glavnih epigenetskih mehanizmov, ki vplivajo na izražanje genov. V projektu smo raziskovali metilacijske vzorce v znanih genih povezanih z debelostjo in v regiji promotorja DEPTOR. Pomemben doprinos k znanosti smo dosegli tudi na področju raziskav nekodirajoče RNA pri zapletih debelosti. Z raziskovalci iz tujine smo uspešno potrdili vlogo ravni miR-122 pri patogenezi zamaščenosti jeter debelih predpubertetnih otrok.
Pomen za razvoj Slovenije
Debelost in zapleti debelosti pri otrocih in mladostnikih v Sloveniji so velik javnozdravstveni problem. Glede na obsežnost problema in pričakovane dolgoročne zdravstvene posledice debelosti je nujno takoj razviti zgodnje in učinkovite mehanizme, s katerimi bomo zajezili povečevanje pogostnosti debelosti in zgodaj odkrili posameznike, ki so predisponirani za zgodnje zaplete debelosti. S tega vidika je nujno poznavanje za populacijo specifične patogeneze debelost in zapletov debelosti. V raziskavi smo opredelili prevalenco mutacij v najpogostejših genih povezanih z monogensko in poligensko debelostjo, vzpostavili smo tudi metodologijo sekvencioniranja naslednje generacije za opredelitev redkih oblik debelosti. Metodologija bo naprej uporabljena v diagnostičnih postopkih Kliničnega oddelka za endokrinologijo, diabetes in presnovne bolezni Pediatrične klinike v Ljubljani v kateri na terciarni ravni vodimo otroke in mladostnike z bolezensko debelostjo. Za Slovenijo je pomemben tudi razvoj genetskih in epigenetskih metod za opredelitev predispozicije za inzulinsko rezistenco, ki je vodilni patofiziološki mehanizem, ki vodi v zaplete debelosti. Na osnovi rezultatov projekta in nadaljnjih pričakovanih rezultatov bo lažje opredeliti posameznike s povečano verjetnostjo za zaplete. Le tem bomo lahko prej nudili še bolj intenzivno konzervativno in medikametozno zdravljenje s ciljem zgodaj preprečiti zaplete debelosti, kar bi moralo rezultirati v zmanjšani dolgoročni obolevnosti te populacije. Prav tako znanstvene objave in nastopi na mednarodnih srečanjih ustvarjajo prepoznavnost Slovenije in s tem odpirajo možnosti za nadaljnje mednarodno strokovno sodelovanje in tuje investicije v razvoj storitev in produktov z veliko dodano vrednostjo.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
