Projekti / Programi
Molekularni mehanizmi atrofije skeletnih mišic: pomen za staranje, mišične bolezni in bivanje v vesolju.
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.06.00 |
Medicina |
Srce in ožilje |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B580 |
Biomedicinske vede |
Okostje, mišice, revmatologija, lokomocija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.02 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Klinična medicina |
skeletne mišice, mišična atrofija, mikroRNA, glavni regulatorji
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
30697 |
dr. Anja Kovanda |
Nevrobiologija |
Vodja |
2014 - 2017 |
76 |
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
90.742 |
Povzetek
Atrofija skeletnih mišic in z njo povezana izguba mobilnosti/nepremičnost sta rastoč ekonomski in javno zdravstveni problem. Pri zdravih osebah pride do razvoja mišične atrofije zaradi neaktivnosti, staranja, nezadostne prehrane ali, v primeru astronavtov zaradi mikrogravitacije med bivanjem v vesolju. Resno, napredujočo in pogosto smrtno mišično atrofijo povzročajo tudi določene primarne mišične in živčno-mišične bolezni, kot so miotonična distrofija in amiotrofična lateralna skleroza. Dodatno mišično atrofijo povzroča tudi več kroničnih in infektivnih bolezni, kot so rak(cachexia), multipla skleroza, AIDS, KOPB, kronična bolezen ledvic in diabetes. Ker poslabša osnovno bolezen, atrofija tudi tu predstavlja pomembno terapevtsko tarčo.
Transkriptomske spremembe igrajo ključno vlogo v razvoju atrofije, kjer vplivajo na molekularne poti, kot so TGF-beta, NF-kB, apoptoza, ustavitev celičnega cikla, membranski transport/organizacijo citoskeleta, vnetje, odpornost na inzulin in druge. Mišična atrofija, ki jo povzročajo primarne ali sekundarne mišične bolezni, vključuje splošne in za bolezen specifične molekularne poti. Zaradi kompleksnosti sprememb v sklopu atrofije sta nujna boljše razumevanje vzročnih transkripcijskih procesov in identifikacija 'glavnih regulatorjev', ki predstavljajo tarče za zdravljenje. Tradicionalna primerjava bolnikov (z atrofijo) ter odgovarjajočih zdravih kontrol (brez atrofije) nam ne omogoča, da bi določili za bolezen specifične faktorje, predvsem zaradi tega ker je atrofija kompleksen proces v katerega je vključenih več tisoč genov. Ravno zato je potrebna primerjava bolnikov z kontrolami z splošno atrofijo. Model striktnega ležanja zdravih prostovoljcev je del študije Planetary Habitat Simulation, ki ga financira EU FP7. Projekt nam omogoča izredno priložnost, da proučimo tako splošne kot vzročno-specifične mehanizme mišične atrofije, saj nam nudi ozadje splošne atrofije, s katerim lahko primerjamo z boleznijo povzročene mišične atrofije.
mikroRNA(miRNA) so kratke nekodirajoče RNA, ki so pomembne pri natančni regulaciji izražanja večine genov, ki s tem da preprečujejo translacijo tarčnih mRNA lahko delujejo kot glavni regulatorji v razvoju atrofije. V živalskih in celičnih modelih so nekateri od mišično-specifičnih miRNA ali miomirjev že pokazali potencial kot tarče za zdravljenje oz. preprečevanje mišične atrofije. Natančna opredelitev vzročno-specifičnih glavnih regulatorjev je nujo potrebna za določitev ustreznih tarč za zdravljenje pri človeku.
V naši nedavni pilotni študiji smo kot prvi določili globalno izražanje miRNA v skeletnih mišicah po 10-dnevnem striktnem ležanju pri zdravih moških ter pokazali, da miRNA verjetno regulirajo proces nastanka mišične atrofije.
Cilj podoktorskega projekta je najti vzporednice in razlike med glavnimi regulatorji pri splošni in bolezenski atrofiji. Želimo povečati razumevanje procesa, kar bo vodilo v razvoj načinov za upočasnitev ali preprečevanje atrofije. Podrobno želimo (1) določiti splošne in za bolezen specifične spremembe miRNA v mišičnem tkivu; (2) določiti splošne in bolezensko-specifične molekularne poti, ki bi lahko bile tarče za preprečevanje atrofije kot posledice staranja, bolezni in bivanja v vesolju. V primeru odkritja novih miRNA (3) bomo pripravili tudi ustrezne kvantitativne PCR teste.
Pričakujemo, da bomo določili miRNA, ki delujejo kot glavni regulatorji pri razvoju splošne, bolezenske in s starostjo povezane atrofije. Za proučevanje miRNA kot tarč za terapijo obstajajo tehtni razlogi, saj so na več celičnih in živalskih modelih mišične atrofije z lokalnim dodajanjem mišično-specifičnih miRNA pozitivno vplivali na regeneracijo.
Projekt nam bo omogočil, da natančno opredelimo splošne, bolezenske in s staranjem povezane spremembe na nivoju miRNA mišičnem tkivu; ter tako dokažemo glavne regulatorje, uporabne pri razvoju terapije za mišično atrofijo, kot tudi biomarkerje, ki bodo olajšali vzročno diagnostiko pri boleznih, ki povzročajo mišično atr
Pomen za razvoj znanosti
Atrofija skeletnih mišic in povezana izguba gibljivosti predstavljata rastoč javno-zdravstven in ekonomski problem. Posebej v razvitih državah, kjer se večinoma sedeča populacija vztrajno stara, neaktivnost vpliva na vedno večji del prebivalstva, tako na bolnike kot na njihove skrbnike. Primarne mišične in živčno-mišične bolezni, vključujoč amiotrofično lateralno sklerozo (ALS), povzročajo hudo, napredujočo in pogosto smrtno mišično atrofijo. Uspešnega zdravljenja trenutno ne poznamo. Dodatno mišično atrofijo povzroča tudi več pomembnih kroničnih in infektivnih bolezni kot so rak (cachexia), multipla skleroza, AIDS, obstruktivna pljučna bolezen, kronična bolezen ledvic in diabetes. V teh primerih mišična atrofija hkrati tudi poslabša osnovno bolezen. Preprečevanje ali izboljšanje mišične atrofije tako predstavlja pomemben terapevtski izziv. Glavni cilj podoktorskega projekta je bila opredelitev sprememb v izražanju miRNA, ki delujejo kot glavni regulatorji pri razvoju mišične atrofije. Dosedanje študije mišične atrofije so bile osredotočene predvsem na kodirajoči transkriptom, izpustile pa so miRNA, ki odločajo tem, ali bodo izražene mRNA prevedene v proteine. Dosedanji poskusi na živalskih in celičnih modelih so pokazali, da so nekateri miomirji (mišične miRNA) lahko tarče za zdravljenje oz izboljšanje mišične atrofije. Vendar pa zaradi vrstno-specifičnih molekularnih razlik izsledkov iz poskusov na živalih ne moremo direktno prenesti na človeka. Naša študija nudi osnovno opredelitev vzročno-specifičnih glavnih regulatorjev pri človeku, ki je nujno potrebna za določitev ustreznih terapevtskih tarč. V podoktorskem projektu, ki predstavlja prvo tovrstno raziskavo sploh, smo pridobili pomembne informacije o spremembah na nivoju glavnih regulatorjev pri mišični atrofiji, na podlagi analize in primerjave izražanja malih molekul RNA (vključujoč miRNA) v še aktivnem mišičnem tkivu med bolniki z ALS ter zdravimi starejšimi kontrolami. Poleg tega, da nam je raziskava omogočila za človeka specifično ovrednotenje regulatornih poti povezanih z mikroRNA, pa omenjene informacije tudi tvorijo prvi korak za nadaljnje delo na tem področju. Za same bolnike z ALS opredelitev bolezensko-specifičnih miRNA dodatno odpira nove možnosti za razvoj novih terapevtskih pristopov za preprečevanje, upočasnjevanje oz. zdravljenje atrofije. Vse informacije, pridobljene v študiji, smo deponirali v javno dostopno bazo podatkov Gene Expression Omnibus (GEO Series accession number GSE100188) ter objavili v odprto-dostopni reviji Scientific reports [1], delo pa smo prav tako predstavili tako na domačih kot mednarodnih kongresih oz. simpozijih, kar predstavlja pomembno osnovo za nadaljnje delo na tem področju ter bo omogočilo izmenjavo informacij ter primerjavo rezultatov z drugimi znanstveniki na tem področju. [1] KOVANDA, Anja, LEONARDIS, Lea, ZIDAR, Janez, KORITNIK, Blaž, DOLENC-GROSELJ, Lea, RISTIĆ-KOVAČIČ Stanka, CURK, Tomaž, ROGELJ, Boris. Differential expression of microRNAs and other small RNAs in muscle tissue of patients with ALS and healthy age-matched controls. Scientific reports, ISSN 2045-2322, 2018 Accepted, In press
Pomen za razvoj Slovenije
Atrofija skeletnih mišic in povezana izguba gibljivosti predstavljata z vztrajnim staranjem prebivalstva rastoč javno-zdravstveni, socialni in ekonomski problem. Primarne mišične in živčno-mišične bolezni, vključujoč amiotrofično lateralno sklerozo (ALS), povzročajo hudo, napredujočo in pogosto smrtno mišično atrofijo. Uspešnega zdravljenja trenutno ne poznamo, ker pa gre za redke bolezni, so v svetovnem merilu pri bazičnem raziskovanju mehanizmov bolezni, bolniki iz manjših evropskih populacij, kot je Slovenija, zapostavljeni. V podoktorskem projektu, ki predstavlja prvo tovrstno raziskavo sploh tako v svetovnem merilu kot v Sloveniji, smo na podlagi primerjave izražanja malih molekul RNA (vključujoč miRNA) v še aktivnem mišičnem tkivu med slovenskimi bolniki z ALS ter slovenskimi zdravimi starejšimi kontrolami pridobili pomembne informacije o spremembah na nivoju glavnih regulatorjev pri mišični atrofiji. To nam je omogočilo prvo za človeka specifično ovrednotenje regulatornih poti povezanih z mikroRNA v mišicah podvrženih procesu bolezenske atrofije povzročene z ALS, omenjene informacije pa tudi tvorijo prvi korak za nadaljnje delo na tem področju. Za bolnike z ALS opredelitev bolezensko-specifičnih miRNA v prihodnosti odpira nove možnosti za razvoj novih terapevtskih pristopov za preprečevanje, upočasnjevanje oz. zdravljenje atrofije. Dodatno smo v sklopu projekta razvili tesnejše sodelovanje med skupinami in vedami, ki se ukvarjajo z mišično atrofijo v Sloveniji; medicinsko fiziologijo, kliničnimi aspekti ter molekularno biologijo. Informacije, pridobljene tekom raziskave so javno dostopne zainteresirani javnosti skozi bazo podatkov Gene Expression Omnibus (GEO Series accession number GSE100188), ter so tudi objavljene kot javno dostopen oz. neplačljiv članek v reviji Scientific reports [1]. Raziskava predstavlja pomembno osnovo za nadaljnje raziskovanje tematike glavnih regulatorjev mišične atrofije tako v Sloveniji kot po svetu, saj omogoča izmenjavo informacij z drugimi znanstveniki na tem področju primerjavo rezultatov in njihovo nadgradnjo. [1] KOVANDA, Anja, LEONARDIS, Lea, ZIDAR, Janez, KORITNIK, Blaž, DOLENC-GROSELJ, Lea, RISTIĆ-KOVAČIČ Stanka, CURK, Tomaž, ROGELJ, Boris. Differential expression of microRNAs and other small RNAs in muscle tissue of patients with ALS and healthy age-matched controls. Scientific reports, ISSN 2045-2322, 2018 Accepted, In press
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2014,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2014,
zaključno poročilo
