Projekti / Programi
Funkcijska genomika in biotehnologija za zdravje
01. januar 2004
- 31. december 2008
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.05.00 |
Naravoslovje |
Biokemija in molekularna biologija |
|
| 4.06.00 |
Biotehnika |
Biotehnologija |
|
| 3.04.00 |
Medicina |
Onkologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B000 |
Biomedicinske vede |
|
| P320 |
Naravoslovno-matematične vede |
Nukleinske kisline, sinteza beljakovin |
| B220 |
Biomedicinske vede |
Genetika, citogenetika |
| B200 |
Biomedicinske vede |
Citologija, onkologija, kancerologija |
| T490 |
Tehnološke vede |
Biotehnologija |
regeneracija tkiv, prekanceroze, onkogeneza, samomorilnost, anoreksija, homeostaza holesterola, keratini, celični cikel, genska ekspresija; bio-čipi, funkcijska genomika, transkriptom, proteom, bioinformatika; biofarmacevtiki, proteinski inženirstvo, nano-delci, r-DNA; CYP51, statini, citokini, 11beta-hidroksilaza; mitoza, mejoza, dvo-hibridni sistem; MLST
Raziskovalci (53)
Organizacije (3)
Povzetek
Predlagani raziskovalni program 'Funkcijska genomika in biotehnologija za zdravje' združuje raziskave, ki so plod dela dveh dosedanjih programskih skupin: PO- 0527-0381 'Molekularna genetika in biotehnologija v biomedicinskih raziskavah' (MF UL, področje 1.05 Biokemija in molekularna biologija, 3.118 ur) in PS PO-0518-0104 'Genska tehnologija za fermentacijsko proizvodnjo biološko aktivnih beljakovin' (KI, področje 4.06 Biotehnologija, 3.684 ur).
K programu se s svojimi raziskovalci pridružujejo tudi naslednje ustanove: LEK d.d., Inštitut za varovanje zdravja RS, Veterinarska fakulteta UL, Gastroenterološka klinika KC, Onkološki inštitut in Psihiatrična klinika. Gre za izrazito povezavo med raziskovalnim inštitutom, Univerzo in uporabniki iz farmacevtske industrije in zdravstvene sfere, ki smo jo že do sedaj uresničevali pri obeh omenjenih PS, oziroma gradili že več kot desetletje pred tem, sedaj pa bi jo radi postavili na višjo raven, kadrovsko in finančno nadgradili in tudi formalizirali. Opisana medinstitucionalna združitev pomeni tudi združevanje raziskav iz dveh raziskovalnih področij (Biokemija in molekularna biologija, Biotehnologija) ter poseg na tretje področje (Medicina).
Združujeta se dve PS, ki na svojih področjih sodita med vodilne v Sloveniji:
- PS Medicinske fakultete predstavlja jedro Medicinskega centra za molekularno biologijo, ki je v letih 1987-90 v Sloveniji uvedel raziskovalno področje medicinske molekularne genetike in raziskave človeškega genoma, še pred tem (v letih 1984-87) pa je bil med iniciatorji genske tehnologije (genskega inženirstva) pri nas. V okviru Centra in v sodelovanju s slovenskimi kliničnimi ustanovami so se usposobili številni vodilni raziskovalci, ki danes vodijo raziskovalno-diagnostične laboratorije za molekularno biologijo/genetiko v Sloveniji: na Ginekološki kliniki KC, na Inštitutu za patologijo MF UL, na Hematološki kliniki KC, na Fakulteti za farmacijo UL, na Oddelku za patologijo Onkološkega inštituta, na Inštitutu za sodno medicino MF UL in na Kriminološkem oddelku MNZ RS. Poleg temeljnih raziskav sta Center oz. njegova PS sodelovala pri vzpostavljanju diagnostičnih laboratorijev na partnerskih ustanovah in izvedla tudi prenose dosežkov v družbeno prakso, kar v tem primeru pomeni uvedbo molekularnih medicinskih diagnostik in genotipizacij s preiskavo genoma (cistična fibroza in hemofilija A v letih 1989-1993; genotipizacije limfomov od l.1994 naprej; genotipizacije za potrebe sodne medicine in kriminalistike od l.1996 naprej) in od l.2000 tudi razvoj metodologije za testiranje izvirnih učinkovin za LEK. V zadnjem času je bil Center med pobudniki ustanovitve Slovenske mreže za funkcijsko genomiko in je koordinator nacionalnega centra za izdelavo in analizo biočipov oz. za funkcijsko genomiko, ki je v izgradnji - v okviru konzorcija 14 slovenskih ustanov oz. raziskovalnih enot in farmacevtske industrije.
- Druga skupina, to je PS Kemijskega inštituta, pa deluje v okviru mešane skupine raziskovalcev Kemijskega inštituta in tovarne LEK, ki so v zadnjih dveh desetletjih opravili biotehnološke raziskave oziroma pri njih sodelovali, katerih rezultati niso samo privedli do odmevnih publikacij in patentov, temveč so bili temelj za fermentacijsko proizvodnjo nekaterih zdravilnih učinkovin v LEKu, ki danes prinaša tudi velike finančne učinke tako tovarni LEK kot tudi slovenskemu proračunu. LEK s fermentacijsko proizvodnjo ergot-alkaloidov danes zaseda tretje mesto v svetu, zelo pomembna je tudi njegova proizvodnja klavulanske kisline, na obzorju pa je tudi prvo slovensko rekombinantno zdravilo, ki naj bi prišlo na trg do leta 2006. Na tem mestu velja omeniti, da je letos mednarodno podjetje Novartis prevzelo postopek pridobivanja rekombinantnega citokina, ki je bil razvit v okviru omenjene skupine LEK/KI, saj se je izkazalo, da je po lastnostih boljši od originatorjevega.
Predlagani program 'Funkcijska genomika in biotehnologija za zdravje' je sestavljen iz dveh osnovnih
Pomen za razvoj znanosti
Genetsko ozadje bolezni je že vrsto let poznano dejstvo. V predhodnih raziskavah smo s preiskavo genoma in kandidatnih bolezenskih genov odkrivali mutacije in polimorfizme in te povezovali z bolezenskimi fenotipi, v preprostejših primerih enogenskih bolezni pa celo ugotavljali mehanizme njihovega nastanka in poteka, kar je dalo osnove za gensko diagnostiko omenjenih bolezni. Z rastočimi spoznanji smo počasi začeli ugotavljati, da 'enogenskih bolezni' pravzaprav ni, saj tudi na tiste, za katere smo dokazali, da jih povzročajo mutacije v nekem genu, vplivajo še številni drugi dejavniki, često sproženi z razlikami v izražanju številnih drugih genov. Za še bolj zapleteno se je pokazalo raziskovanje bolezni, za katere vemo, da so izrazito večgenske in večfaktorske – in to so bolezni, ki predstavljajo največji problem za sodobno medicino in družbo in so zato tudi velik izziv za biomedicinsko znanost. Med omenjene bolezni spadajo tudi rak, bolezni srca in ožilja, diabetes, degenerativne bolezni osrednjega živčevja in duševne motnje. Funkcijska genomika je nova, post-genomska veda, ki celico oz. njene biokemijske in patofiziološke fenomene ne obravnava več posamično in po posameznih molekulah, temveč jo razume kot integralen sistem in v tej luči preučuje hkratnost in zamreženost dogodkov, da bi v mreži interakcij poiskala molekulske kretnice dogajanj, razumela kompleksne biokemijske mehanizme življenja in patologije celice - in na teh osnovah ustvarjala nove diagnostične pristope, razvijala nova zdravila z zelo natančnim, ciljanim delovanjem, brez nepotrebnih stranskih učinkov, in omogočila preizkušanje sistemskih učinkov zdravil na celico oz. organizem. Vse to seveda velja tudi za učinkovine z drugimi nameni in področji uporabe kot so agronomija, gozdarstvo, varstvo okolja in podobno. Naš program je bil sestavljen je bil iz dveh blokov: (a) temeljne raziskave (na molekulski ravni) fenomenov v biologiji celice, ki so povezani z nekaterimi medicinsko in družbeno najbolj perečimi patološkimi procesi, in (b) v aplikacijo usmerjene raziskave načrtovanja in ustvarjanja novih zdravil za zdravljenje nekaterih bolezni, ki so velik problem sodobne medicine. Oba bloka sta bila vsebinsko povezana, saj so nova spoznanja iz segmenta (a), ki so nujna za razumevanje mehanizmov bolezni na molekulski ravni in za uvajanje novih diagnostičnih pristopov, nujna tudi za racionalen pristop pri segmentu (b). Raziskave smo izvajali v 12 sklopih, pri katerih je že iz naslovov razvidna metodološka in idejna povezanost oz. "filozofija" programa: Genomika in genske oz. molekularno-biološke osnove bolezni; Genomika kompleksnih bolezni – psihiatrične motnje in njihovo genetsko ozdaje; Funkcijska genomika homeostaze holesterola; Preučevanje genskih in proteinskih interakcij pri celični delitvi; Funkcijska genomika regeneracije tkiv; Preučevanje mehanizmov celičnega signaliziranja; Preučevanje citoskeleta in njegove vloge pri celičnem signaliziranju in nastajanju bolezenskega fenotipa; Funkcijska genomika in molekularna biologija onkogeneze; Preučevanje sistemskih učinkov pri podpornem zdravljenju raka z eritopoetinom; Funkcijska genomika homeostaze holesterola; Razvoj gensko ekspresijskih sistemov za biotehnološko proizvodnjo rekombinantnih proteinov; Molekularna biologija glivnih citokromov P450 za razvoj protiglivnih zdravil (antimikotikov); Načrtovanje, modeliranje in biosinteza rekombinantnih zdravil. Programska skupina je v obdobju 2004-08 objavila 85 SCI-člankov (kumulativen IF = 263, povpr. IF = 3,09), med njimi tudi 13 člankov z IF)5. Objavili smo tudi 10 mednarodnih patentov in 5 patentnih prijav.
Pomen za razvoj Slovenije
Programska skupina je nastala z združitvijo programskih skupin, ki sta že v predhodnih obdobjih veliko prispevali k družbeno-ekonomskemu razvoju Slovenije. Skupina na Medicinski fakulteti (MCMB) je bila med pubudniki genske tehnologije v Sloveniji in je v naš prostor uvedla pristope molekularne biologije/genetike v medicini. V klinično prakso je skupaj s kliničnimi partnerji uvedla gensko diagnostiko kot tudi preiskavo DNA za potrebe sodne medicine ter usposobila večino vodilnih raziskovalcev, ki danes v Sloveniji vodijo molekularno-biološke diagnostične laboratorije. Skupina na Kemijskem inštitutu (L-11) je kot mešana skupina raziskovalcev Kemijskega inštituta in LEK-a d.d. prispevala k nekaterim, tudi v svetovnem merilu pomembnim biotehnološkim pridobivanjem farmacevtskih učinkovin (ergot-alkaloidi, klavulanska kislina) in v nadaljevanju skupaj z LEK-om uvedla tehnologijo načrtovanja in pridobivanja biofarmacevtikov, kar je privedlo do prvih 'slovenskih' rekombinantnih zdravil. Integracija obeh skupin pomeni novo vrednost, ki se kaže v povezovanju eksperimentalnega in matematično-informacijskega dela funkcijske genomike z biomedicino in biotehnologijo, kar bo privedlo do vrednih in mednarodno odmevnih temeljnih znanstvenih spoznanj, kot tudi do boljših molekularnih diagnostičnih pristopov (tudi v smislu 'osebne medicine') in novih učinkovitejših bioloških zdravil. To pomeni tudi ohranjevanje in povečevanje števila delovnih mest za visoko usposobljeni kader, vpetost v najnovejše mednarodne tokove na področju sodobne post-genomske znanosti, partnerstvo z mednarodnimi ustanovami, enakopravne projektne povezave v evropskem in širšem prostoru, ustvarjanje pogojev za povečanje konkurenčnosti na mednarodnem farmacevtskem trgu in pomemben prispevek k izboljševanju človekovega zdravja. V medinstitucionalni programski skupini smo leta 2004 združili ekspertize s področij genske tehnologije, proteinske in strukturne biokemije, celične biologije, molekularne biologije, medicinske molekularne genetike in procesne biotehnologije. Odprtost in povezovalnost smo izkazali tudi širše, saj smo ustanovili Slovenski konzorcij za funkcijsko genomiko, ki je uspel zgraditi skupen nacionalni infrastrukturni Center za funkcijsko genomiko in bio-čipe, obenem pa nastopamo tudi kot koordinator ESRR centra odličnosti Biotehnologija s farmacijo, ki v skupnem prizadevanju za dvig inovacijske sposobnosti in izgradnjo skupne post-genomske raziskovalne infrastrukture združuje 20 partnerskih laboratorijev oz. ustanov iz univerze, raziskovalnih inštitutov, klinik, S&M podjetij in slovenske farmacevtske industrije. Kvalitetne eksperimentalne pristope sedaj nadgrajujemo z združevanjem oz. večjim povezovanjem predhodnih tematskih sklopov ter z več informatike in matematičnega modeliranja, kar pomeni preskok na sistemsko biologijo oz. iskanje načinov, kako povezati podatke na različnih bioloških ravneh. To hotenje in do sedaj doseženi rezultati resnično na široko odpirajo dobre možnosti, da bomo ob nadaljevanju v sodobno znanost vpetega znanstveno-raziskovalnega dela že v kratkem pripeljali tudi do realnih aplikacij – novih sodobnih diagnostičnih pristopov in novih bioloških zdravil. Z znanjem smo vpeti v številne študijske programe na Univerzi v Ljubljani, tako v dodiplomske na MF, FKKT in BF, kot tudi v podplomski univerzitetni program Biomedicina. Za izbirne predmete iz molekularne biologije/genetike in funkcijske genomike je med študenti veliko zanimanja, kar dokazuje tudi stalen pritisk na mesta mladih raziskovalcev, ki pa mu zaradi administrativnih omejitev na žalost ne moremo zadostiti. Z javnimi nastopi v sredstvih javnega obveščanja javnost redno obveščamo o naših dejavnostih in se vključujemo v javne razprave o vlogi sodobne znanosti v družbi. Posebno pozornost na našem področju posvečamo tudi izobraževanju učencev in njihovih učiteljev, saj menimo, da je dvig splošne ravni znanja iz biomedicine in biotehnologije za družbo velikega pomena.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
