Projekti / Programi
Identifikacija novih genov, mikro RNA ter biomarkerjev naravne imunosti za hiperholesterolemijo
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.07.00 |
Medicina |
Metabolne in hormonske motnje |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B000 |
Biomedicinske vede |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.02 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Klinična medicina |
hiperholesterolemija, genomska asociacijska analiza (GWAS), predpubertetna pediatrična populacija, prognostični markerji, miRNA, prirojena imunost, vnetni odziv, inflamasom, kristali holesterola, ateroskleroza,
Raziskovalci (18)
Organizacije (3)
Povzetek
V okviru predlaganega projekta želimo razviti novo znanje in aplikacije za učinkovitejšo preventivo in terapijo hiperholesterolemije in z njo povezanih srčno-žilnih zapletov, ki predstavljajo glavni vzrok za smrtnost v razvitem svetu.
CILJI
Glavni cilj prvega dela raziskave je identifikacija novih genetskih dejavnikov in mikro RNA (miRNA) označevalcev za hiperholesterolemijo v populaciji slovenskih predpubertetnih otrok. Za identifikacijo genetske variabilnosti v naši populaciji bomo uporabili asociacijsko študijo celotnega genoma (GWAS) združenih vzorcev, ki je cenejša alternativa standardne GWAS metode. Predpostavljamo, da bo v združenem vzorcu posameznikov z najvišjimi vsebnostmi holesterola v krvi prisotnih več alelov s predispozicijo za bolezen kot v združenem vzorcu zdravih posameznikov. V študiji se bomo osredotočili na populacijo slovenskih otrok in mladostnikov, pri katerih se od leta 1995 izvaja rutinsko merjenje holesterola. Taka presejalna shema celotne populacije je edinstvena v svetovnem merilu in je idealna podlaga za predlagane študije. Dodatna prednost študij na populaciji predpubertetnih otrok je, da pri njih še ni prišlo do pojava kliničnih znakov bolezni, kar zdravnikom omogoča spremljanje zdravstvenega stanja posameznikov ter individualno prilagajanje zdravljenja
V drugem delu raziskave bomo preučevali isto populacijo kot v prvem delu vendar se bomo osredotočili na iskanje povezave hiperholesterolemije in vnetnih procesov naravne imunosti. Zadnja nova odkritja pri mišjih modelih in na človeških celičnih linijah kažejo, da kristali holesterola aktivirajo tako imenovano drugo vejo naravne imunosti s sproženjem sestavljanja inflamasoma NLRP3. Slednje povzroči kronično vnetje in prispeva k razvoju ateroskleroze. Ni pa še znano v kakšnem obsegu je aktivacija inflamasoma NLRP3 že prisotna pri otrocih s hiperholesterolemijo in njeno vlogo pri razvoju kasnejših zapletov. V okviru drugega cilja bomo okarakterizirali imunske celice iz krvi otrok s hiperholesterolemijo za različne parametre funkcije naravne imunosti. Analizirali bomo tudi kako parametri aktivacije inflamasoma-naravne imunosti korelirajo z parametri razvijajoče se ateroskleroze, ki jo bomo zmerili z ultrazvokom (debelina intima media) in funkcionalnimi testi žilne funkcije.
RAZISKOVALNA SKUPINA
Ta projektni predlog temelji na združitvi strokovnega znanja in virov različnih komplementarnih raziskovalnih skupin iz Univerzitetnega Kliničnega Centra (Pediatrični oddelek), Kemijskega Inštituta (KI, Ljubljana), in Univerze v Ljubljani (UL). Koordinator projekta, S. Horvat (UL), ima ekspertizo z genetskimi in miRNA analizami, T. Battelino je zdravnik in raziskovalec na področju presnovnih bolezni pri otrocih, R. Jerala (KI) strokovno pokriva področje naravne imunosti.
RELEVANCA.
Predlagani projekt sodi v okvir splošnega programa »funkcijska genomika za zdravje«, ki je prioritetna tematika resornega Ministrstva za znanost (MIZŠ), Javne agencije za raziskovalno dejavnost (ARRS) ter evropskih okvirnih programov (FP). Rezultati naše študije lahko doprinesejo uporabne podatke, ki bodo izboljšali genetsko diagnostiko hiperholesterolemije pri otrocih in omogočili ciljano, posamezniku prilagojeno zdravljenje. Komplementarne in vitro na primarnih imunskih celicah otrok s hiperholesterolemijo bodo razkrile vlogo naravne imunosti pri vnetnem odzivu in nastanku ateroskleroze. Prepričani smo, da bodo rezultati predlaganega projektnega predloga doprinesli pomembne nove temeljne informacije, ki bodo zanimive tudi z aplikativnega vidika. Predlagana raziskava bo lahko zelo koristna tudi za promocijo slovenske znanosti.
Pomen za razvoj znanosti
Pomen raziskovalnih rezultatov tega projekta opredeljujemo predvsem iz treh vidikov in sicer doprinosa novih temeljnih znanj, pridobivanja novih genetskih virov in razvoja in uvedbe novih tehnologij NAPREDEK TEMELJNIH ZNANJ: Glavni rezultat prvega sklopa je identifikacija popolnoma novih genov, ki prispevajo h kompleksni patogenezi hiperholesterolemije. Poleg znanih monogenih mutacij, ki povzročajo hiperholesterolemijo, rezultati do sedaj objavljenih genetskih študij lahko pojasnijo relativno majhen delež drugih dednih faktorjev za hiperholesterolemijo. Novi geni in s tem tarče za nadaljnje predklinične in klinične študije pripomorejo k boljšemu razumevanju kumulativnega učinka genov za hiperholesterolemijo ter služili kot potencialne nove tarče za razvoj zdravil. Z rezultati drugega sklopa poskusov smo pripomogli k napredku razumevanja vloge naravne imunosti ter vnetnem odzivu pri razvoju hiperholesterolemije, ki lahko vodi v srčno-žilne bolezni. Rezultati poskusov v sklopu 2 so odlična podlaga za študije mehanističnih mehanizmov vloge homeostaze holesterola pri vnetnih procesih naravne imunosti. PRIDOBITEV NOVIH GENSKIH VIROV: Pridobitev novih genetskih virov je eden izmed pomembnejših aspektov tega projekta. V prvem sklopu poskusov smo uspeli vzpostavili obsežno zbirko DNA vzorcev in kliničnih podatkov otrok s hiperholesterolemijo ter zdravih kontrolnih osebkov. Posebej vzorci naključno izbranih zdravih kontrol so izredno dragocen genetski vir, ki je pri petletnih otrocih redek tudi v svetovnem merilu. Poleg tega smo pridobili vzorce in podatke staršev, ki omogočajo študije dedovanja oziroma genetskega prenosa. V drugem sklopu smo uspeli zbrati in ustrezno shraniti za nadaljnje študije tudi plazmo in celice periferne krvi, ki se lahko po odmrznitvi uporabljajo v celičnih poskusih. Tako bo stanje teh pacientov mogoče spremljati med nadaljnjim zdravljenjem in kasneje izvajati še bolj natančne klinične študije z referenco na celice ali druge zbrane tkivne vzorce istega pacienta pred terapijo. UVEDBA IN IZBOLJŠANJE NOVIH METOD: Kljub temu, da so študije GWAS v zadnjih nekaj letih glavni način za preiskovanje genetskih lastnosti človeških bolezni, take študije v Sloveniji do sedaj še ni bilo. Vpeljava metode GWAS na združenih vzorcih in še posebej razvoj računalniških programov in pristopov k analizi podatkov velikega obsega predstavljajo pomemben korak za napredek kliničnih genetskih raziskav v slovenskem prostoru. Eksperimenti in optimirani protokolu opisani v drugem sklopu bodo omogočili nadaljnji razvoj uporabe celičnih modelov v genetskih študijah človeških bolezni ter jih prvič neposredno kombinirali s kliničnimi raziskavami.
Pomen za razvoj Slovenije
NEPOSREDNI IN POSREDNI UČINKI REZULTATOV: Izsledki naših raziskav v prvem sklopu (identifikacija novih genov za hiperholesterolemijo) bodo za slovensko populacijo pomenili možnost dodatne ocene rizičnih genetskih dejavnikov za nastanek hiperholesterolemije. Novoodkriti genetski označevalci bodo omogočili zgodnje odkrivanje posameznikov z večjim tveganjem za razvoj srčno-žilnih bolezni in ateroskleroze. Na podlagi tega bo mogoče zgodnejše preprečevanje razvoja bolezni, individualno usmerjeno zdravljenje ter posledično izboljšanje kvalitete življenja bolnikov in njihovih svojcev. In vitro ter in vivo študije drugega sklopa omogočajo nov vpogled v do sedaj slabo poznane mehanizme, ki povezujejo metabolizem holesterola in imunski sistem. Ti rezultati so potencialno uporabni pri razvoju novih zdravil za zdravljenje srčno-žilnih bolezni, kot je ateroskleroza. Rezultati tega projekta torej lahko služijo kot podlaga za bodoče sodelovanje s slovenskimi farmacevtskimi podjetji, ki bi se usmerila v iskanje novih označevalcev ali inhibitorjev zgodnjih vnetnih procesov naravne imunosti in razvoj učinkovitejših zdravil za zdravljenje hiperholesterolemije in ateroskleroze, z manj stranskimi učinki. Dolgoročno bodo izsledki naših raziskav prispevali k bolj učinkovitemu odkrivanju in zdravljenju posledic hiperholesterolemije. To bo vplivalo na podaljšanje aktivne in produktivne delovne dobe bolnikov s hiperholesterolemijo in posledično zmanjšalo obremenitev državnega zdravstvenega proračuna. PROMOCIJA SLOVENSKE ZNANOSTI: Razvoj in uporaba novih genetskih virov (GWAS zbirke, in vitro ter in vivo modeli) v kombinaciji z novimi tehnologijami (“omikami”) so v današnjem času bistvenega pomena za napredek v klinični genetiki in imunoloških znanostih. Slovenija za enkrat mednarodno še ni prepoznavna na teh področjih, zato menimo, da je študija pomembna tudi z vidika napredka slovenske znanosti kot tudi znanstvene prepoznavnosti Slovenije. IZOBRAŽEVALNI VIDIK: V okviru te raziskave sta bili narejeni dve magistrski nalogi ter vključena dva doktorska študenta. Dva od teh sta ustrezno usposobljena za oblikovanje novih raziskovalnih projektov in študij holesterolnih oziroma metabolnih bolezni in naravnega imunskega odziva.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
