Granty OPUS 27 i PRELUDIUM 23 dla naukowców UMEDu

Codziennie odkrywa się nowe czynniki istotne dla rozwoju NChZJ, ale również nowe możliwości ich leczenia. Zaczyna zauważać się, że nie tylko procesy zapalne odpowiedzialne są za pojawienie się objawów choroby, ale również proces starzenia komórek. Zgodnie z naszą hipotezą badawczą, zastosowanie związków modulujących proces starzenia może okazać się przełomem w leczeniu NChZJ, bowiem być może okażą się one skutecznymi lekami przeciwzapalnymi.

W trakcie realizacji projektu zbadamy kilka wybranych senomodulatorów pochodzenia naturalnego pod kątem ich działania przeciwzapalnego w modelach komórkowych rozwoju procesu starzenia oraz zapalenia. Po dokładnym scharakteryzowaniu działania wybranych senomodulatorów planujemy uzyskanie ich nanoformulacji oraz przetestowanie tak otrzymanych preparatów również w warunkach in vitro. Następnie dokonamy wyboru nanoformulacji o najkorzystniejszym profilu i zbadamy ich właściwości w modelu zwierzęcym NChZJ. Pozwoli to na identyfikację nanoformulacji, która mogłaby stać się w przyszłości skutecznym lekiem lub suplementem w terapii NChZJ.

Projekt ma charakter interdyscyplinarny, a jego realizacja będzie przebiegała wieloośrodkowo, z głównym udziałem naukowców z Uniwersytetu Medycznego w Łodzi i Politechniki Krakowskiej oraz wsparciem merytorycznym badaczy z Uniwersytetu w Saragossie (Hiszpania).

Od niedawna wiemy jednak, że transformacja nowotworowa prowadząca do wystąpienia białaczki może być również rezultatem pojedynczego katastrofalnego zdarzenia w genomie zwanego chromotrypsją. Zjawisko to polega na pofragmentowaniu określonego regionu chromosomu z następczą utartą lub nieprawidłowym połączeniem powstałych fragmentów na skutek dysfunkcji systemów naprawy DNA w komórce. Nieodwracalna utrata sekwencji DNA może skutkować brakiem funkcji istotnych genów supresorowych. Natomiast rearanżacja innych fragmentów DNA może prowadzić do powstania onkogennych fuzji genowych sprzyjających transformacji i progresji nowotworu.

Chromotrypsja słabo poznanym zjawiskiem w ostrej białaczce limfoblastycznej, wiadomo jedynie, że niektórzy pacjenci z wrodzonymi zaburzeniami naprawy DNA mają zwiększone ryzyko jej wystąpienia. W przypadku innych nowotworów chromotrypsja jest powiązana z większą agresywnością choroby i gorszym przeżyciem pacjentów. W naszym projekcie chcielibyśmy prześledzić zarówno przebieg kliniczny ALL z chromotrypsją, poznać podłoże genetyczne jej wystąpienia jak i zbadać konsekwencje biologiczne tego zdarzenia w genomie. Z tego powodu planujemy prześledzić występowanie współistniejących jak i indukowanych chromotrypsją defektów genetycznych i epigenetycznych w całym genomie komórek ALL. Naszym celem jest również przeanalizowanie, jakie zmiany genetyczne przyczyniają się do nawrotu choroby w przypadkach białaczki z chromotrypsją. Panujemy także poszukiwać molekularnych celów dla skutecznego leczenia tego nowotworu.

Badanie będzie realizowane w Zakładzie Predyspozycji do Chorób Nowotworowych Uniwersytetu Medycznego w Łodzi.

Choroba charakteryzuje się głównie śmiercią neuronów cholinergicznych (prowadzącą do obniżenia poziomów neurotransmitera acetylocholiny w mózgu), stresem oksydacyjnym, zwiększonym poziomem mediatorów stanu zapalnego oraz odkładaniem się złogów β‑amyloidu. Istnieje kilka hipotez dotyczących przyczyn jej powstania (między innymi hipoteza cholinergiczna, amyloidowa oraz hipoteza białka tau). Choć istotnym czynnikiem ryzyka jest podeszły wiek (najczęściej spotyka się ją u osób powyżej 65 roku życia), przyczyną tej choroby może być również: udar, nadciśnienie, choroby serca, hipercholesterolemia, a także czynniki genetyczne. Upośledzenie funkcji poznawczych i utrata pamięci są najczęściej spowodowane zmniejszonym poziomem neuroprzekaźnika – acetylocholiny oraz pojawieniem się blaszek starczych w mózgu chorych. Dlatego obecna farmakoterapia opiera się na hipotezie dotyczącej zmniejszonej ilości tego neuroprzekaźnika. Pomimo licznych badań, na rynku farmaceutycznym dostępnych jest tylko kilka leków: rywastygmina, donepezil, galantamina (będących inhibitorami acetylocholinoesterazy) oraz memantyna (antagonista receptora NMDA), służących do objawowego leczenia tej choroby. Inhibitory acetylocholinoesterazy zwiększają stężenie acetylocholiny, przez co wykorzystywane są w leczeniu łagodnej i umiarkowanej postaci AD. Obecnie prowadzone badania skupiają się na uzyskaniu nowych związków tzw. hybryd, będących ligandami wielofunkcyjnymi. Łączą one w sobie dwie cząsteczki – inhibitor acetylocholinoesterazy oraz inny związek, którego właściwości mogą być wykorzystane w leczeniu innych patomechanizmów choroby Alzheimera. Dzięki takiemu rozwiązaniu, hybrydy mogą mieć wielokierunkowe działanie oraz mniej działań niepożądanych takich jak np. brak hepatotoksyczności.

Głównym celem projektu jest zaprojektowanie, synteza oraz analiza in silico, analiza właściwości biologicznych in vitro innowacyjnych ligandów wielofunkcyjnych jako potencjalnych związków skutecznych w diagnostyce i terapii choroby Alzheimera. Innowacyjne ligandy wielofunkcyjne zostaną zsyntetyzowane w oparciu o dotychczasową wiedzę dotyczącą projektowania nowych związków. Analiza zależności struktura-aktywność będzie pomocnym narzędziem w wyborze potencjalnie aktywnych związków do terapii AD. W projekcie zostanie przede wszystkim zbadany wielokierunkowy mechanizm działania otrzymanych substancji. Prowadzone badania będą ukierunkowane na różne szlaki zaangażowane w rozwój choroby Alzheimera. Projekt dostarczy wielu nowych informacji, które będą mogły znaleźć zastosowanie w farmakoterapii tej choroby oraz będą źródłem inspiracji naukowych dla naukowców z całego świata. Kluczowe jest inwestowanie w badania mające na celu zrozumienie przyczyn demencji i znalezienie metody leczenia w celu wyeliminowania choroby Alzheimera.

Mechanizmy DCI są słabo poznane, brak jest skutecznej terapii farmakologicznej. Niestety, większość leków eksperymentalnych nie poprawia znacząco wyników leczenia pacjentów z aSAH. Jedynie doustna nimodipina wykazuje efekty; nie przeciwdziała DCI, ale poprawia wyniki neurologiczne. Dlatego w celu odkrycia nowych celów terapeutycznych konieczne jest nowe podejście do badania patofizjologii DCI na poziomie molekularnym i komórkowym. Jak już wiadomo, obecność wynaczynionej hemoglobiny w przestrzeni podpajęczynówkowej indukuje uwalnianie reaktywnych form tlenu (ROS), powodując peroksydację lipidów błonowych komórek śródbłonka i proliferację komórek mięśni gładkich. W ośrodkowym układzie nerwowym rolę ochronną przed szkodliwym działaniem ROS odgrywają enzymy: dysmutaza ponadtlenkowa (SOD), układ glutationowy (w tym peroksydaza glutationowa (GPx) i reduktaza (GR) oraz układ tioredoksyny (w tym peroksydaza tioredoksyny (TPx) i reduktaza (TR)) wszystkie one potrzebują fosforanu dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego (NADPH), którego głównym źródłem jest dehydrogenaza glukozo-6-fosforanowa (G6PD). Po aSAH aktywność tych enzymów spada, maleje również ich stężenie, zaburzając dynamiczną równowagę oksydacyjnoantyoksydacyjną na korzyść produkcji ROS. Ponadto wtórne przekaźniki komórkowe (miRNA) mogą również odgrywać ważną rolę w tym procesie; Homeostaza tętnic i ich reaktywność regulowana jest także przez swoiste miRNA, których ekspresja może korelować z ryzykiem DCI. Stawiamy hipotezę, że ryzyko DCI zależy od aktywności i stężenia SOD, GPx, GR, TPx, TR, G6PD, stężenia nuleotydu NADPH i ekspresji miRNA regulującego enzymy przeciwutleniające i homeostazę naczyniową.

2. Badania podstawowe realizowane w projekcie.

Analizowana grupa będzie składać się z około 132 pacjentów z aSAH i 44 ochotników (pacjenci z zespołami cieśni nerwów obwodowych). Od każdego pacjenta zostaną pobrane seryjne próbki krwi. Aby zidentyfikować metabolity związane z DCI, u 704 pacjentów zostanie zastosowana chromatografia cieczowa z tandemową spektrometrią mas (LC-MS/MS). Pozwoli to na identyfikację związanych z DCI różnic w metabolitach związanych ze stresem oksydacyjnym i mechanizmami antyoksydacyjnymi. Za pomocą testu ELISA (test immunoenzymatyczny) wykonamy analizę stężenia i aktywności enzymów mechanizmów przeciwutleniających, a mianowicie: SOD, GPx, GR, TPx, TR, G6PD i stężenia nukleotydu NADPH u wszystkich pacjentów z aSAH. Analiza zostanie przeprowadzona za pomocą testu ELISA na 132 próbkach osocza w 5 punktach czasowych i próbkach kontrolnych. Zostaną ustalone statystycznie istotne różnice między grupami (z DCI i bez). Na tym etapie ustalimy, który enzym przeciwutleniający działa niewłaściwie u pacjentów z DCI.

Następnie zostanie przeprowadzona analiza miRNA. Wykonamy profilowanie prawie wszystkich mikroRNA wykrywalnych w ludzkim osoczu, w próbkach 20 pacjentów po aSAH (10 z DCI i 10 bez; w 2 punktach czasowych). Te miRNA, które zostaną ocenione jako statystycznie istotne dla DCI, zostaną walidowane na całej grupie chorych — składającej się ze 132 pacjentów po aSAH i w grupie kontrolnej. W rezultacie potwierdzimy czy ekspresja miRNA jest zmieniona przez DCI i czy miRNA, które różnicują pacjentów według wystąpienia DCI, są również wrażliwe na operację (tj. czy ich ekspresja zmienia się w odpowiedzi na leczenie chirurgiczne). Następnie ustalimy, czy ustalony profil miRNA może być wykorzystany jako marker monitorujący pacjentów z DCI. Mamy nadzieję, że te badania przybliżą nas do zrozumienia patofizjologii DCI.

3. Uzasadnienie podjęcia tematyki badawczej.

DCI po krwotoku podpajęczynówkowym stwarza zagrożenie dla chorego. Ubytkowe objawy neurologiczne będące rezultatem DCI mogą doprowadzić do zgonu spowodowanego niedokrwieniem mózgu i jego następstwami. Ponieważ niewiele wiadomo na temat patofizjologii DCI, brak jest odpowiedniego leczenia. Choroba ta pozostaje wyzwaniem zarówno dla lekarzy, jak i biologów molekularnych. Głównym celem tego projektu jest odpowiedź na pytanie o istniejącą korelację pomiędzy metabolomiką, mechanizmami przeciwutleniającymi, ekspresją miRNA a patogenezą DCI. W perspektywie, projekt ten może dostarczyć klinicznie użytecznych informacji, które pomogą w prognozowaniu indywidualnego ryzyka wystąpienia DCI i jego monitorowania. Oczekujemy, że nasze wyniki będą mogły być wykorzystane w planowaniu nowych terapii lekowych, zapobiegających wystąpieniu DCI.

W ramach projektu oceniony zostanie wpływ podawania semaglutydu u myszy na: masę ciała, poziom glukozy na czczo, tolerancję glukozy i tolerancję insuliny, siłę mięśni i sprawność fizyczną, zanik mięśni, zmiany histopatologiczne w wątrobie, trzustce i trzewnej tkance tłuszczowej, pamięć i uczenie się, ekspresję markerów plastyczności synaptycznej i zapalenia w strukturach mózgu związanych z pamięcią, ekspresję markerów metabolizmu glukozy i lipidów w trzewnej tkance tłuszczowej i krwi, stan zapalny w wątrobie, trzustce, trzewnej tkance tłuszczowej i krwi.

W projekcie wykorzystane zostaną takie metody jak zestaw powszechnie stosowanych testów behawioralnych, pomiar poziomu glukozy na czczo i monitorowanie jego zmian po wstrzyknięciu roztworu glukozy lub insuliny, analiza zmian histopatologicznych w narządach i tkankach wraz z analizą ekspresji genów i białek, pomiar poziomu we krwi różnych markerów związanych ze stanem zapalnym, metabolizmem i uszkodzeniem wątroby.

W projekcie przewiduje się udział studentów w ramach stypendium oraz zatrudnienie studenta/studentki Międzynarodowej Szkoły Doktorskiej. Wyniki proponowanego projektu mogą posłużyć do sformułowania nowych wytycznych dotyczących stosowania leków z grupy analogów GLP‑1.

Celem projektu jest ustalenie molekularnego profilu stromy raka piersi w kontekście prognostycznej i predykcyjnej wartości FGFR2. W tym celu przeprowadzona zostanie charakterystyka stromy na poziomie mRNA i białka, z użyciem technologii transkryptomiki przestrzennej Xenium in situ (10x Genomics) na mikromacierzach tkankowych (TMA). Przewiduje się, że wyniki projektu pozwolą lepiej zrozumieć zależności między profilem molekularnym stromy a wartością FGFR2, co przyczyni się do identyfikacji podgrupy pacjentek, które mogą skorzystać z terapii celowanych.

Projekt realizowany będzie w Zakładzie Patologii, Katedry Onkologii. Jego kierownikiem będzie Julia Maria Sołek- Siejka, a opiekunem dr Marcin Braun. 

Celem pracy jest określenie czy twardość podłoża, komórek mięśniowych gładkich pobranych z naczyń krwionośnych, wpływa na uwalnianie interleukiny‑6 (IL‑6). IL‑6 jest znanym regulatorem włóknienia. Ponadto planujemy ocenić wpływ IL‑6 na stabilność blaszki miażdżycowej. Badania te skoncentrują się głównie na ocenie metabolizmu macierzy pozakomórkowej blaszki miażdżycowej. Oczekiwane wyniki badań pozwolą określić czy IL‑6 bierze udział w regulacji metabolizmu kolagenu w komórkach mięśni gładkich naczyń krwionośnych oraz czy efekty działania tej cytokiny mogą wpływać na stabilność blaszki miażdżycowej. Efekty badań mogą pozwolić na identyfikację nowego celu terapeutycznego w terapii pozwalającej na zwiększenie stabilności zmiany miażdżycowej.

Ostatnio zaobserwowaliśmy zwiększoną liczbę dzieci z rozpoznaniem lub objawami zaburzeń neurologicznych/neurorozwojowych, które zostały przyjęte do szpitala z powodu nowo rozpoznanej cukrzycy typu 1 w ciągu ostatnich kilku lat. Nasze obserwacje potwierdzają niektóre z ostatnich badań, które wykazały zwiększoną częstość występowania padaczki u dzieci z tym typem cukrzycy (2–5 razy częściej niż w populacji ogólnej) i prawdopodobnie wyższą częstość występowania cukrzycy u dzieci z zaburzeniami ze spektrum autyzmu Odkrycia te sugerują, że wyżej wymienione choroby współistniejące mogą mieć wspólne podłoże genetyczne.

Pomimo nowych urządzeń i szybkiego postępu technologicznego dzieciom z zaburzeniami neurorozwojowymi i ich opiekunom zwykle trudniej jest dostosować się do zmian jakie niesie ze sobą cukrzyca i często nie czują się komfortowo z urządzeniami podłączonymi bezpośrednio do ich ciała. W badaniu koncentrujemy się na tej szczególnej grupie młodych osób, aby ocenić charakterystykę kliniczną każdego z nich i wykonać sekwencjonowanie całego egzomu (ang. Whole exome sequencing-WES) nowej generacji (ang. Next generation sequencing-NGS)– najbardziej złożoną, indywidualną analizę genomu.