Projekti / Programi
Primerjalna genomika in genomska biodiverziteta
01. januar 2015
- 31. december 2019
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.02.00 |
Biotehnika |
Živalska produkcija in predelava |
|
| 4.06.00 |
Biotehnika |
Biotehnologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B001 |
Biomedicinske vede |
Splošne biomedicinske vede |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 4.02 |
Kmetijske vede in veterina |
Znanost o živalih in mlekarstvu |
primerjalna genomika, debelost, interakcije med patogeniom in gostiteljem, populacijska genetika, integratomika, prirojena imunost, kompleksne lastnosti, genetske bolezni
Raziskovalci (43)
Organizacije (2)
Povzetek
Predlagani program gradi na primerjalnem genomskem pristopu in uporabi sodobnih metod za proučevanje genomov vretenčarjev s ciljem odkrivanja genetskih mehanizmov, ki oblikujejo kompleksne lastnosti. Posebnost programa je, da povezuje raziskave živalskih genomov z raziskavami v humani genetiki in tako omogoča razvoj in uporabo živalskih modelov za študij kompleksnih lastnosti pri človeku, med katerimi seveda posebno mesto zavzemajo bolezni s kompleksnim genetskim ozadjem. Hkrati pa dobro dokumentirane genetske bolezni pri človeku predstavljajo bogat vir informacij za proučevanje genetskega ozadja bolezni s podobno patologijo pri živalih. Ta interdisciplinarna umeščenost programa in možnost uporabe modelnih organizmov pomeni v slovenskem in mednarodnem prostoru inovativno strategijo, ki omogoča izkoriščanje prednosti velike količine kakovostnih genomskih informacij z možnostjo uporabe eksperimentalnega pristopa, ki ga omogoča uporaba modelnih organizmov.Program je strukturiran v pet modulov, ki se med seboj dopolnjujejo in omogočajo kompleksen pristop k študiju povezav med genotipom in fenotipom:
1. Iskanje povezav med genetskimi markerji in kompleksnimi fenotipi
2. Funkcijska genomika in razvoj živalskih modelov
3. Interakcije med patogenom in gostiteljem
4. Bioinformatika-integratomika
5. Populacijske študije in genomska biodiverziteta
Poleg sodobnih metod za analizo genomov program vključuje tudi nadaljnji razvoj ekspertize za pripravo transgenih živalskih modelov ob uporabi TALEN in CRISPR/Cas9 tehnologije. Poleg mišjega modela program vključuje tudi cebrice kot alternativni model za spremljanje razvoja fenotipskih lastnosti. Močan in inovativen bioinformacijski blok, ki temelji na integratomiki, povezuje vse programske module in omogoča učinkovito izkoriščanje prednosti primerjalnega genomskega pristopa. Program je s tematiko proučevanja interakcij med patogenimi organizmi in gostitelji povezan v mrežo odličnosti EADGENE.
Pomen za razvoj znanosti
Razvoj ustreznih modelov za in vitro študije odziva celic na infekcije s patogenimi mikroorganizmi je pomemben prispevek k razvoju raziskovalnih orodij, ker nam omogoča študij interakcij med patogenim organizmom in gostiteljem v standardiziranem okolju z zadostnim številom ponovitev, kar je z uporabo eksperimentalnih živali praktično nemogoče doseči. Model kozjih epitelnih celic mlečne žleze nam bo omogočil tudi intenzivno delo na anotaciji tistega dela genoma, ki je vključen v razvoj mlečne žleze in laktacijo. S primerjalnim pristopom pričakujemo, da bomo lahko izboljšali tudi anotacijo homolognega dela genoma goveda.
Proučevanje interakcij aviarnih mikoplazem z gostiteljem nam nudi dober model za boljše razumevanje poteka infekcije in odziva gostitelja na molekularni ravni. Kot prvi smo pokazali, da proteaze M. synoviae cepijo gostiteljeve IgG in si tako zagotavljajo obstoj v imunokompetentnem gostitelju. Fc del IgG, ki nastane pri tej cepitvi, predstavlja reumatoidni faktor, ki spremlja vnetja sklepov po okužbi z M. synoviae. Avtoprotitelesa, ki so bila dokazana v večini vzorcev sinovialne tekočine v sklepih, okuženih z M. synoviae, nakazujejo avtoimuni značaj teh infekcij. Model artritisa, ki ga povzroča M. synoviae, je v mnogih aspektih zelo podoben revmatoidnemu artritisu ljudi. V poskusih okužbe kokošjih embrijev z M. synoviae smo ugotovili, da se poleg spremenjene odzivnosti na citokine in kemokine spremenijo tudi nekatere metabolne poti. Tako povečano prepisovanje gena za citrulinazo vodi do pospešenega odcepljanja arginina in s tem do izpostavljanja novih epitopov celicam imunskega sistema, kar vodi do tvorbe avtoprotiteles. Ti rezultati bodo v prihodnje doprinesli k boljšemu razumevanju avtoimunskih bolezni, ki jih povzročajo infekcije. Celična linija epitela timusne sredice, ki izraža protein AIRE nam bo omogočila natančnejšo opredelitev vloge tega proteina pri zorenju imunskega odgovora.
Razvoj pogojnega transgenega modela za gen Cyp51 je pokazal, da popolno izničenje gena Cyp51 povzroči zamrtje na stopnji zarodkov, kar ta model kvalificira za študij Antley-Bixler sindroma pri ljudeh. Tako smo uspeli v nabor živalskih modelov za študij bolezni človeka prispevati nov model za študij sindroma, ki povzroča prenatalno oz. neonatalno smrtnost pri človeku. Razvoj novih modelov za metabolne sindrome in druge bolezni bo pomemben prispevek za raziskovalno srenjo in bo omogočil dizajniranje bolje zasnovanih eksperimentov.
Raziskave molekularnih vzrokov za nastanek bolezni človeka je pomemben prispevek k poznavanju prisotnosti genetskih bolezni v slovenski populaciji in hkrati dopolnjuje rezultate študija drugih populacij s specifikami, ki dopolnjujejo sliko o posameznih mutacijah. Tako je ravno naši skupini uspelo opisati prvi primer citogenetske evidence, Der(1;16)(q10;p10), za akutno mieloidno levkemijo pri ženski. Z uporabo novih naprednih metod za ugotavljanje strukturnih sprememb v genomu bomo lahko prispevali k boljšemu razumevanju povezav med kromosomskimi anomalijami in različnimi patološkimi slikami.
Blok namenjen proučevanju biodiverzitete nam bo omogočil boljši vpogled v naravne in gojene populacije in odprl možnosti za njihovo trajnostno upravljanje. Poznavanje genetske strukture populacij je tudi neobhodno za uporabo genetskih resursov v rejske namene.
Pomen za razvoj Slovenije
Pomen programa za razvoj Slovenije lahko razdelimo v doprinos na področju uvajanja novih tehnologij in ohranjanja stika z razvojem posameznih področij genomskih raziskav in konkreten prispevek na posameznih področjih raziskovanja.
Na področju uvajanja novih tehnologij je pomembna uporaba naslednje generacije sekvenciranja, proučevanje matičnega značaja celic, razvoj raziskav na področju interakcij patogenih organizmov z gostitelji. Ti rezultati nam omogočajo tudi uvedbo novih programskih orodij, ki so nujno potrebna za obdelovanje velikega števila sekvenc in jih skupno izkoriščamo v sodelovanju s z drugimi programskimi skupinami. Uveljavljanje bioinformacijskega pristopa nam omogoča izkoriščanje podatkov v različnih podatkovnih zbirkah in s tem izvedbo študij, ki presegajo naše eksperimentalne možnosti. Te aplikacije nam in širši nacionalni znanstveni srenji omogočajo ohranjanje stika z izjemno hitrim tehnološkim razvojem na področju genomike in dajejo osnovo za kakovostno pedagoško delo. Razvoj novih živalskih in celičnih modelov po eni strani nudi boljše modele za študij kompleksnih fenotipov, po drugi strani pa preko mednarodne izmenjave teh modelov povečuje prepoznavnost in vpetost naše znanosti v globalno znanost.
Na posameznih področjih je prispevek naših raziskav večinoma na ravni širitve temeljnih znanj, ki odpirajo nove možnosti aplikacij na številnih področjih. Tako proučevanje biologije laktacije predstavlja osnovo za identifikacijo informativnih markerjev za selekcijo domačih živali in za ohranjanje živalskih genskih virov. Hkrati omogočajo izboljšanje zdravja mlečne žleze in tako nudijo osnovo za primerjalne študije, ki imajo uporabno vrednost tudi v razvoju novih diagnostičnih metod in izboljšanju zdravstvenega stanja domačih živali, kar je eden od pomembnih ciljev v okviru kmetijskih raziskav. Rezultati proučevanja interakcij med patogenimi organizmi in gostiteljem imajo neposredno uporabno vrednost v diagnostiki in razvoju novih terapevtskih sredstev, hkrati pa pomembno doprinašajo k izboljšanju zdravstvenega varstva ljudi in živali. Proučevanje genetske strukture prosto živečih populacij je pomemben prispevek k ohranjanju biotske raznolikosti in omogoča sodobnejše prijeme pri upravljanju s populacijami prosto živečih vrst. Razvoj novih, za posamezne populacije informativnih markerjev pomembno doprinaša k poznavanju in ohranjanju biotske pestrosti v Sloveniji. Razumevanje molekularnih osnov za razvoj debelosti, ki je pomemben zdravstveni problem tudi v slovenski populaciji, predstavlja pomemben prispevek k iskanju kompleksnih vzrokov za debelost in s tem povečano tveganje za razvoj kardiovaskularnih bolezni, diabetesa in drugih z debelostjo povezanih bolezni. Delovanje naše programske skupine na področju medicinske genetike pomeni neposreden prispevek k uvajanju novih metod v diagnostiko pomembnih bolezni in s tem izboljšanje ravni zdravstvene oskrbe v Sloveniji. Na ta način skrbimo za hiter prenos uspešnih diagnostičnih orodij v domače okolje in za učinkovito uporabo visoko zmogljivih in tehnološko zahtevnih postopkov v klinični praksi. Obvladovanje novih tehnologij omogoča tudi razvoj komercialnih aplikacij in odpira možnosti za nastanek visoko tehnoloških podjetij.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2015,
vmesno poročilo,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2015,
vmesno poročilo,
zaključno poročilo
