Projekti / Programi
01. januar 2015
- 31. december 2021
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.00 |
Naravoslovje |
Fizika |
|
| 3.04.00 |
Medicina |
Onkologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B002 |
Biomedicinske vede |
Biofizika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.03 |
Naravoslovne vede |
Fizika |
Medicinska fizika, Slikanje, Terapija, Modeliranje
Raziskovalci (36)
Organizacije (4)
Povzetek
Medicinska fizika je interdisciplinarno raziskovalno področje, katerega cilj je razvoj novih aplikacij fizikalnih procesov in tehnologij na različnih področjih medicine. Medicinska fizika ima in bo imela velik vpliv na medicinsko prakso z razvojem izboljšanih tehnologij za slikanje in zdravljenje, ter pomočjo pri izboljšanju našega razumevanja kompleksnosti bolezni. Medicinska fizika je zato tesno povezana z medicino, ki doživlja dramatičen premik iz akutnih v kronične bolezni. Ta premik je prinesel (1) diagnostične postopke, ki postajajo vse bolj obsežni, (2) terapije, ki postajajo vse bolj prilagojene posameznemu bolniku in (3) boljše razumevanje izjemne kompleksnosti bolezni. Spopadanje s temi izzivi je privedlo do t.i. Nove Medicine ("4 P-ji medicine"): medicine, ki je bolj Predikativna, Personalizirana, Prednostna, in Participativna.
Predlagani Raziskovalni Program Medicinske Fizike (RPMF) je strukturiran okoli treh ključnih izzivov, ki hkrati predstavljajo tudi sledeče ključne programske stebre:
(1) RPMF-Slikanje
(2) RPMF-Terapija
(3) RPMF-Modeliranje
RPMF-Slikanje bo prispeval k znanosti kvantitativnega slikanja z razvojem novih tehnologij, ki bodo izboljšale kvantitativno natančnost molekularnega slikanja (napredni PET detektorji, dizajn naprednih pulznih sekvenc in sond za MRI, napredno kinetično modeliranje).
RPMF-Terapija bo prispeval k razvoju bolniku prilagojenega zdravljenja z uporabo tehnik molekularnega slikanja v diagnozi in zdravljenju v onkologiji (bolniku prilagojena radioterapija oz. druga terapija napredovalih rakov) ter nevrologiji (bolniku prilagojena obravnava pri nevrokognitivnih možganskih motnjah).
RPMF-Modeliranje bo prispeval k znanosti fizikalnega modeliranja kompleksnih bioloških sistemov z razvojem izboljšanih modelov normalnega in patološkega tkiva (optični in termični transport, rast tumorjev in odzivi na zdravljenja).
Za izvedbo teh raziskav smo sestavili edinstveno interdisciplinarno RPMF raziskovalno skupino, ki vključuje člane iz največje slovenske univerze (Univerza v Ljubljani), največjega raziskovalnega inštituta (Institut Jožef Stefan), vseobsegajočega centra za obravnavo raka (Onkološki inštitut) in glavne terciarne bolnišnice (Univerzitetni Klinični Center Ljubljana). Kot tak bo RPMF zagotovil enkratno multidisciplinarno platformo za:
(1) Translacijo temeljnih fizikalnih raziskav v klinično prakso,
(2) Translacijo vrhunskih medicinskih tehnologij od akademskega nivoja do komercializacije,
(3) Pomoč pri visokošolskem izobraževanju na področju medicinske fizike v Sloveniji.
Potrebno je omeniti, da medicinska fizika doslej še ni imela svojega raziskovalnega programa v Sloveniji kljub svoji visoki propulzivnosti in relevantnosti za lokalno gospodarstvo in zdravstvo, kar je razvidno tudi iz priljubljenosti magistrskega programa medicinske fizike. Nesporno je raziskovalni program medicinske fizike nujno potreben za podporo omenjenih aktivnosti. Predlagan program RPMF je neposredni odgovor na to potrebo.
Pomen za razvoj znanosti
Medicinska fizika po eni strani prispeva k samemu razvoju znanosti fizike, po drugi pa njeni konkretni prispevki ponujajo odgovore na znanstvene izzive, s katerimi se sooča medicina. Glavni izzivi, s katerimi se danes srečuje medicina so povezani "z izboljšanjem razumevanja temeljnih vzrokov bolezni na molekularnem nivoju. Vendar pa se posamezniki različno odzivajo na razmere v okolju, v skladu s svojimi genetskimi danostmi in vedenjem. V prihodnosti nam bodo raziskave omogočale napovedovati kako, kdaj in pri kom se bo bolezen razvila. Lahko si predstavljamo, da bomo lahko nekoč zagotovili zdravljenje tistim posameznikom, ki ga potrebujejo, in se izognili ??zdravljenju tistih, ki ga ne potrebujejo. V skrajni instanci nam bo tak individualiziran pristop omogočal, da odkrijemo bolezen še preden se pojavijo značilni simptomi; s sodelovanjem posameznikov, skupnosti in izvajalcev zdravstvenih storitev proaktivno, kakor hitro je mogoče, in v celotnem naravnem ciklusu bolezenskega procesa. ". Tak pristop k medicini včasih opišemo kot "4 P-ji medicine" (http://www.nih.gov/strategicvision.htm).
Raziskovalni Program Medicinske Fizike (RPMF) se bo osredotočil na nekaj glavnih znanstvenih izzivov v sodobni medicini v treh ključnih stebrih programa: (1) RPMF-Slikanje, (2) RPMF-Terapija in (3) RPMF-Modeliranje.
RPMF-Slikanje se bo osredotočil predvsem na napredek znanosti kvantitativnega slikanja z razvojem novih tehnologij, ki bodo izboljšale kvantitativno točnost molekularnnega slikanja (naprednih detektorjev PET, naprednih pulznih sekvenc in sond za MRI, napredno kinetično modeliranje). Kvantifikacija slik je pogoj za natančnejšo uporabo slikanja pri napovedovanju bolezni in bolniku prilagojen pristop do zdravljenja. Razvoj in karakterizacija naprednih detektorjev PET in naprednih pulznih sekvenc in sond za MRI bo zmanjšala slikovne negotovosti, omogočila učinkovitejše odkrivanje in posledično zgodnejšo diagnozo bolezni. Razvoj kombiniranih sistemov PET/MRI, ki jih bodo te nove tehnologije omogočale, bo odprl povsem nove možnosti za kombiniranje molekularnega in anatomskega slikanja. Razvoj naprednih metod kinetične analize za slikanje FLT PET bo omogočilo pridobivanje sočasnih informacij o celični proliferaciji in različnih parametrih ožilja. Ekstrakcija teh informacij bo poglobila naše razumevanje časovnega razvoja ključnih tumorskih procesov, ki vodijo do slabega odziva na zdravljenje, še posebej za antiangiogensko terapijo.
RPMF-Terapija bo prispevala k razvoju bolniku prilagojenega zdravljenja z uporabo tehnik molekularnega slikanja in razvojem personaliziranih pristopov k postavitvi diagnoze in zdravljenja v onkologiji (bolniku prilagojena radioterapija in zdravljenje napredovalih rakov) in nevrologiji (biomarkerji nevrokognitivnih možganskih motenj). Predlagani klinični študiji bolniku prilagojene radioterapije bosta omogočili nove vpoglede v prostorsko-časovni razvoj tumorjev in učinke observanja na normalna tkiva. Določitev radiorezistentnih in radiosenzibilnih delov v tumorjih in normalnih tkivih bo omogočila učinkovitejše obsevanje, katerega prednosti bomo testirali v klinični študiji. Predlagana klinična študija bolniku prilagojena zdravljenja napredovalih rakov se bo osredotočila na proučevanje farmakodinamike sodobnih AR-usmerjenih tarčnih terapij za raka prostate na osnovi posameznih metastatskih lezij, kar do sedaj tako podrobno še ni bilo obravnavano. S kombinacijo našega edinstvenega kvantitativnega slikanja celotnega skeleta (Quantitative Total Bone Imaging; QTBI) s PET/CT s 18F-fluoroholinom (FCH) PET/CT in 18F-fluorodeoksiglukozo (FDG) bomo prvič dobili vpogled v intrinzično in pridobljeno odpornost na zdravljenje pri bolnikih z rakom prostate. Raziskovanje biomarkerjev nevrodegenerativnih bolezni možganov z analizo karakterističnih presnovnih vzorcev v možganih bo izboljšalo razumevanje etiologije in zgodnjih znakov parkinsonove bolezni in alzheimerjeve bolezni. Boljše razumevanje etiologije in patofiziologij
Pomen za razvoj Slovenije
Pričakovana življenjska doba prebivalstva se je znatno povečala zaradi doseženega napredka pri zmanjševanju umrljivosti zaradi akutnih stanj. Hkrati pa je napredek v medicini posredno povzročil velik porast bremena trajnih kroničnih stanj. Ocene kažejo, da je 75% današnjih zdravstvenih izdatkov povezanih s kroničnimi boleznimi. Rak in nevrokognitivne možganske motnje prispevajo levji delež teh izdatkov. V svetu je približno 33 milijonov ljudi, ki so bili diagnosticirani z rakom v zadnjih petih letih. Poleg tega dodatnih 37 milijonov ljudi živi z demenco in 8 milijonov s parkinsonizmom. Finančno breme teh bolezni v EU dosega približno 2% BDP, pri čemer 126 milijard evrov odpade na stroške, povezane z rakom, 105,2 milijarde evrov na demenco in 13,9 milijard evrov na parkinsonizem.
Raziskovalni Program Medicinske Fizike (RPMF) je zelo ambiciozen pri prizadevanjih za odpravo glavnih socialno-ekonomskih izzivov v zdravstvu v Sloveniji in po svetu, s poudarkom na:
(1) Zgodnji in bolj natančni diagnozi raka, demence, parkinsonove in alzheimerjeve bolezni na podlagi boljših slikovnih orodij in metod,
(2) Personalizaciji medicine, ki bi upoštevala biološko raznolikost bolezni, ki jih je mogoče določiti z uporabo naprednih tehnik za molekularno slikanje,
(3) Razvoju modelov bolezni za boljše razumevanje temeljnih vzrokov bolezni in odziva na terapijo.
RPMF bo zagotovil enkratno multidisciplinarno okolje za translacijo temeljnih fizikalnih odkritij v klinično prakso. Raziskovalna skupina RPMF vključuje člane iz največje slovenske univerze (Univerza v Ljubljani), največjega raziskovalnega inštituta (Institut Jožef Stefan), vseobsežnega centra za obravnavo raka (Onkološki inštitut) in glavne terciarne bolnišnice (Univerzitetni Klinični Center Ljubljana). Pričakovane sinergistične interakcije med temeljnimi raziskavami (npr. napredno kinetično modeliranje, modeliranje transporta svetlobe), tehnološkim razvojem (npr. naprednimi detektorji PET) in kliničnimi študijami (npr. bolniku prilagojene terapije) bodo specifični cilj te translacije. Sodelavanje članov RPMF v mednarodnih kliničnih študijah (npr. skupni predlog EU projekta za biološko konformno radioterapijo - MOSART) omogoča neposredno vključevanje slovenske medicinske fizike in kliničnih raziskav v glavne mednarodne raziskovalne tokove. Širok družbeno-ekonomski pomen predloga RPMF je neposredno poudarjen v eni od prednostnih nalog EU Obzorja 2020: "Klinične študije, ki dokazujejo pravilnost koncepta ocene potencialnega kliničnega učinka novih terapevtskih konceptov in/ali optimizacijo obstoječih terapij (npr. drugačna uporaba zdravil) pri ljudeh". Učinkovita uporaba molekularnega slikanja, ki jo bomo na široko obravnavali v RPMF, ima potencialno pomemben vpliv na optimizacijo obstoječih terapij.
RPMF bo zagotovil pomemben kanal za translacijo vrhunskih medicinskih tehnologij od akademskega nivoja do komercializacije. Eden od primerov je razvoj metod za napredno kinetično analizo, ki je zelo koristna za farmacevtsko industrijo, saj predstavlja edinstveno orodje pri razvoju zdravil in omogoča bolj natančne ocene farmakodinamike testiranih zdravil. Omenjene metode, skupaj z modeliranjem rasti tumorjev in odziva na zdravljenje, bodo tudi izboljšale razumevanje zdravilnega potenciala in stranskih učinkov zdravil. Ker je slovenska farmacevtska industrija (Krka, Lek) močno prisotna v onkologiji in obravnavi nevrodegenerativnih motenj, bodo rezultati RPMF direktno zanimivi za te gospodarske družbe. Podobno bodo raziskovalni napori v biomedicinski optiki zelo pomembni za močno slovensko industrijo laserskih medicinskih naprav (Fotona, Optotek). Nenazadnje, razvoj detektorjev za PET skenerje in druge aplikacije na področju medicinske fizike imajo potencial za komecializacijo v nastajajočem slovenskem sektorju visoke tehnologije (npr. Cosylab, Instrumentation Technologies, Elgoline). Uspešno translacijo znanj omogoča tudi obstoječe sodelovanje med člani RPMF in omenjenim sektorjem visoke teh
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2015,
vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2015,
vmesno poročilo
