Projekti / Programi
Napredni 3D celični modeli: Premostitev vrzeli med in vitro in in vivo poskusnimi sistemi (hep3DGenTox)
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.03.00 |
Naravoslovje |
Biologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.06 |
Naravoslovne vede |
Biologija |
3D in vitro celični model, genotoksičnost, 3D nosilci, sferoidi
Raziskovalci (16)
Organizacije (3)
Povzetek
V skladu z veljavno zakonodajo je testiranje genotoksičnosti obvezno za nove kemikalije in izdelke, kot so zdravila, kozmetika, dodatki k prehrani, pesticidi itd. Mednarodni predpisi v prvi fazi testiranja genotoksičnosti zahtevajo baterijo in vitro testov na bakterijah in sesalčjih celicah, čemur v primeru pozitivnih rezultatov nujno sledijo poskusi in vivo. V skladu s predlagano strategijo Referenčnega laboratorija Evropske unije za alternative poskusom na živalih (EURL ECVAM) je "Preprečevanje in zmanjševanje uporabe živali v genotoksikologiji" mogoče doseči z izboljšanjem izvedbe in vitro testne baterije ali z razvojem izboljšanih in vitro poskusnih modelov, ki bi jim sledilo manj in vivo preverjanj. Ocenjuje se, da je trenutno 80% vseh izvedenih in vitro testiranj genotoksičnosti v EU lažno pozitivnih in posledično se žrtvuje visoko število poskusnih živali, čemur bi se lahko izognili z bolj zanesljivimi testnimi sistemi. Pomemben razlog za lažno pozitivne rezultate dobljene z obstoječimi dvodimenzionalnimi (2D) in vitro celičnimi modeli je, da le-ti ne izražajo vseh metabolnih encimov I in II faze, ki katalizirajo metabolno aktivacijo in detoksifikacijo genotoksinov. Zaradi tega je nujno potrebno razviti izboljšane in vitro celične sisteme, ki bodo bolj realno posnemali vedenje celic in vivo in zagotovili bolj napovedne rezultate za pogoje in vivo. V tem oziru so tridimenzionalne (3D) celične kulture zaradi izboljšanih interakcij celica-celica in celica-matriks ter ohranjenih kompleksnih celičnih fenotipov in vivo pridobile na vse večjem zanimanju. Poleg tega jetrni 3D celični modeli izkazujejo višjo raven jetrno specifični funkcij vključno z metabolnimi encimi v primerjavi z 2D modeli. Vendar pa kljub očitnim prednostim 3D modelov v primerjavi z 2D modeli, le-ti doslej še niso bili razviti in uporabljeni za testiranje genotoksičnosti. Tako je namen hep3DGenTox razviti napredne fiziološko bolj relevantne človeške 3D in vitro celične modele z izboljšanimi jetrnimi značilnostmi in povečano metabolno kapaciteto. V projektu bomo razvili sferoide iz človeških jetrnih celičnih linij pri statičnih (prisilna plavajoča metoda) in dinamičnih (bioreaktorji) pogojih kot tudi na bio-tiskanih nosilcih pripravljenih iz različnih biokompatibilnih materialov. Najobetavnejše novo razvite 3D in vitro celične modele bomo okarakterizirali (celična rast, izražanje metabolnih encimov I in II faze na nivoju genov in proteinov) in jih validirali za testiranje genotoksičnosti s pomočjo kemikalij s seznama EURL ECVAM, ki ga je v ta namen sestavila skupina strokovnjakov, ki se ukvarja z z validacijo novih in vitro genotoksikoloških testov. Pričakujemo, da bo z novo razvitimi jetrnimi 3D celičnimi modeli moč doseči zanesljivejše rezultate (tj. manj lažno pozitivni). Zaradi tega bo njihova uporaba pri testiranju genotoksičnosti pomembno prispevala k zmanjšanju uporabe laboratorijskih glodavcev in bolj zanesljivi oceni tveganja kemikalij in izdelkov, kar je ključno za varovanje zdravja ljudi. Poleg tega bodo napredni 3D in vitro celični modeli uporabni za študije akutne in kronične toksičnosti. Inovativen in ambiciozen projekt bo realiziran v okviru sodelovanja slovenskih znanstvenikov iz Nacionalnega inštituta za biologijo, Inštituta Jožef Stefan in Fakultete za kemijo in kemijsko tehnologijo, Univerze v Ljubljani, s tujimi strokovnjaki iz Univerze južne Danske in biotehnološkega podjetja CelVivo iz Danske, Univerze v Lizboni na Portugalskem in Medicinske univerze na Dunaju iz Avstrije s strokovno znanjem in izkušnjami s področja 3D in vitro celičnih modelov, genetske toksikologije, molekularne biologije in “omskih” tehnologij. Prepričani smo, da bodo novo razviti jetrni 3D celični modeli predstavljajli obetavno orodje za pridobivanje bolj napovednih genotoksikoloških podatkov za izpostavljenost ljudi različnim spojinam, kot bodo tudi pospešili predkliničen razvoj zdravil z izboljšanim profilom varnosti in učinkovitosti ter bodo tako premostili vrzel
