Projekti / Programi
Vloga inhibitorjev cisteinskih proteaz v citotoksičnem delovanju naravnih celic ubijalk na tumorske celice
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.06.00 |
Biotehnika |
Biotehnologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B000 |
Biomedicinske vede |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.04 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Medicinska biotehnologija |
proteoliza,rak,NK celice, cistatin F, katepsini, grancim, celična terapija
Raziskovalci (16)
Organizacije (2)
Povzetek
Naravne celice ubijalke (NK) so veliki granulocitni limfociti, ki izražajo naravno imunost proti mnogim tumorskim in z virusi inficiranim celicam. NK celice izgubijo citotoksično delovanje po interakciji s tarčnimi celicami. Izguba citotoksičnosti NK celic, ne pa sposobnosti proliferacije in izločanja citokinov se imenuje “deljena anergija”. Za to so odgovorni različni dejavniki, vendar celoten mehanizem, kako tumorske celice zmanjšajo učinkovitost NK celic, še ni poznan. Cisteinska proteaza katepsin C je bila opredeljena kot glavni regulator citotoksičnosti NK celic, saj lahko aktivira granulne serinske proteaze grancima A in B iz njunih prekurzorskih oblik. Granule sproščajo v sinapso med citotoksično in tarčno celico poleg omenjenih grancimov še perforin, ki povzroči tvorbo por na tarčnih celicah. Katepsin C generira večino aktivnosti grancimov, kot alternativna pro-grancimska konvertaza pa se je pokazal katepsin H.
Aktivnost cisteinskih katepsinov kontrolirajo endogeni inhibitorji cistatini. Cistatini so tipični rezervni inhibitorji, ki inaktivirajo proteaze, ki so naključno izšle iz endosomov ali lizosomov ter celic, ne regulirajo pa proteaz v lizosomih in endosomih. Cistatin F je izjema, saj lahko regulira delovanje cisteinskih proteaz v the veziklih. Cistatin F se sintetizira v celicah kot dimer, povezan z disulfidno vezjo, za njegovo monomerizacijo pa so potrebni močni redukcijski pogoji. Monomerizacija se močno poveča po cepitvi N-terminalnega konca molekule. Pri tem se zelo spremenijo tudi njegove inhibitorne lastnosti, saj po odcepitvi N-terminalnega peptida cistatin F postane močan inhibitor katepsinov C in H, glavnih konvertaz prograncimov v NK celicah.
V preliminarni študiji smo pokazali, da je aktivnost katepsina C v NK celicah povezana z izražanjem cistatina F in njegovim prenosom v endosome in lizosome. Naša hipoteza je, da spremenjen inhibitorni profil cistatina F kot rezultat cepitve N-terminalnega konca v endosomih/lizosomih, zmanjša funkcijo katepsinov C in H kot progranzimskih konvertaz in posledično z grancimom pogojeno citotoksičnost. Regulacija funkcije cistatina F v NK celicah je del mehanizma s tumorskimi celicami povzročene delne anergije. Predvidevamo, da se cistatin F lahko prenese kot neaktiven dimer s tumorskih celic in okoliških monocitov in makrofagov na NK celice in po internalizaciji doseže vezikularna katepsina C in H in zmanjša njuno aktivnost. Hipotezo bomo testirali na celičnih modelih z uporabo primarnih NK celic, monocitov, tumorskih celic in tumorsih matičnih celic, pridobljenih iz celičnih bank in od pacientov, zdravljenih na UCLA. Izražanje encimov, cistatina F, receptorjev in citokinov bomo spremljali v celičnih ekstraktih in jih primerjali s citotoksičnostjo NK celic in izidom bolezni pri bolnikih. Glavni cilj projekta je pokazati da so cisteinski proteazi katepsina C in H in njun inhibitor cistatin F glavni regulatorji deljene anergije NK celic in posledično obetavne terapevtske tarče za izboljšanje celične terapije pri pacientih z rakom. Dodatno želimo pokazati da regulacija transkribcije in translacije cistatina F z genskimi orodji in procesiranja v aktivno obliko z proteaznimi inhibitorji predstavlja možnost za terapevtsko delovanje.
Pomen za razvoj znanosti
Imunosupresija in sposobnost tumorskih celic da se izognejo imunski prepoznavi, sta med glavnimi dejavniki za razvoj in napredovanje raka. Vendar ni popolnoma poznano niti fiziološko ozadje niti natančni mehanizmi procesov imunosupresije. Znano je, da je skupno delovanje dejavnikov naravne in prirojene imunosti potrebno za uničenje tumorskih celic, vendar je aktivacija pridobljene imunosti tista, ki ima pri tem glavno vlogo. Poznavanje molekularnih mehanizmov citotoksičnosti limfocitov T in NK celic in procesov, ki jih sprožijo tumorske celice, da bi zmanjšale citotoksičnost, nam nudi nove možnosti za razvoj bolj učinkovitih protitumorskih terapij. Proteolitični encimi so po mnenju mnogih glavni igralci v teh procesih in regulacija njihove aktivnosti z endogenimi inhibitorji je očitno eden od mehanizmov, ki jih uporabljajo tumorske celice, da se izognejo uničenju. Novo znanje, pridobljeno v okviru tega projekta, bo obogatilo znanstveno področje in odprlo nove smeri raziskav imunosupresije, pospešilo pa bo tudi razvoj novih pristopov, ki bodo onemogočili inaktivacijo citotoksičnosti. Pri raziskovalnem delu je naša projektna skupina uporabljala najsodobnejše metode in tehnike, ki so že bile uvedene v naših laboratorijih. To in pa uspešno sodelovanje z vodilnimi raziskovalci v Sloveniji in svetu je omogočilo vrhunske znanstvene rezultate, hitro diseminacijo znanja in njegovo uspešno implementacijo.
Pomen za razvoj Slovenije
Rezultati predlaganega projekta bodo omogočili razvoj novih tehnologij in produktov, ki bodo tržno zanimivi za farmacevtska in biotehnološka podjetja. Služijo lahko tudi kot osnova za ustanovitev novih start-up podjetij. V Sloveniji in Evropski uniji so biotehnologija, biomedicina in farmacija vodilne znanstvene in razvojne usmeritve. Farmacevtska industrija dosega izjemno močan gospodarski razvoj, pri tem pa vpeljava novih proizvodov, bodisi originalnih ali generičnih, predstavlja osnovno gibalo razvoja. Le vrhunsko znanje, ki izhaja iz vrhunskih raziskav na tem področju, ji lahko omogoči razvojno prednost pred ostalimi, to novo znanje pa bo pridobljeno tudi s predlaganim projektom. Poleg novih potencialnih učinkovin, so rezultat predlaganega projekta tudi najsodobnejše raziskovalne tehnike in metodologije, ki so prav tako zanimive za industrijske laboratorije. Poleg tega bo doprinos predlaganega projekta pomemben za vse stopnje univerzitetnega izobraževanja, saj smo omogočil študentom pridobiti nova znanja, v izvedbo projekta so se vključevala tudi diplomska in doktorska dela na področju farmacevtske biokemije, biotehnologije in tumorske biologije. Izvajanje projekta bo tudi ojačalo sodelovanje z drugimi raziskovalnimi skupinami, povečalo izmenjavo znanja in možnosti za pridobivanje evropskih in drugih sredstev za financiranje naše znanosti.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
