Иновации

Разкодират свойствата на извънклетъчната ДНК

06-02-2019 08:27
Clinica.bg

press@clinica.bg
Разкодират свойствата на извънклетъчната ДНКЦелта на настоящия проект е да хвърли светлина върху слабо проучени биологични процеси на молекулно и клетъчно ниво, казва доц. Димитър Илиев от БАН

В clinica.bg отдавна пишем за иновации, но по-често те са извън България, отколкото тук. Има ли наука в медицината и у нас, кой я прави и къде, какви са очакванията на специалистите, които се занимават с нея. Това са въпросите, с които се обърнахме към всички медицински университети и БАН, а отговорите не закъсняха. Днес ви представяме проект на учените от Института по молекулярна биология (ИМБ) на Академията, който се реализира съвместно с университетската болница „Св. Ив. Рилски". Ръководител на научния екип е доц. Димитър Илиев.

„Разкодиране" на свойствата на извънклетъчната ДНК, като фактор в секрецията и функцията на екзозоми е името на проекта на екипа на доц. Димитър Илиев. Целта му е да хвърли светлина върху слабо проучени биологични процеси на молекулно и клетъчно ниво. Вероятно е механизмите и структурите, които планираме да изследваме да са въвлечени както в регулацията на основни физиологични процеси, така и в развитието на патологии, например онкологични заболявания. Генетичната информация на всички познати живи организми е закодирана в хетерополимерни молекули, наречени нуклеинови киселини. При еукариотни организми, включително хора, генетичната информация е „складирана" в молекулите на дезоксирибонуклеинoвите киселини (ДНК). В клетките тези молекули се намират основно в състава на ядрения хроматин и в митохондриите, но определени количества ДНК се откриват в извънклетъчното пространство и в кръвта. След изясняването на структурата и кодиращата функция на ДНК през 50-те години на миналия век, огромна част от изследванията се фокусират върху ядрената ДНК. Извънклетъчната ДНК остава, в общи линии, пренебрегната до 90-те години, когато е открит потенциалът на тези молекули да служат като диагностични маркери в проби от течни биопсии.


Извънклетъчна ДНК се освобождава предимно


от умиращи (апоптотични и некротични клетки) и увредени клетки. Също така, някои видове туморни клетки активно секретират ДНК посредством непознати механизми. Високи нива на циркулираща извънклетъчна ДНК се наблюдават при редица патологични състояния на организма, като например сепсис, лупус, инсулт, както и различни видове ракови заболявания. Въпреки значителния брой изследвания върху циркулираща ДНК през последните години, огромната част от тях са фокусирани върху диагностичния и потенциал и сравнително малко се знае за некодиращата биологична активност на тези молекули. Изследвания показват, че ДНК в състава на хроматина има имуногенни свойства и е въвлечена в автоимунни заболявания. Също така, определени имунни клетки, по-специално неутрофили освобождават извънклетъчни капани – нишки от хроматин, които имобилизират и елиминират патогени, вкл. бактерии и гъбички. Интересно е да се отбележи, че още през 1965 е предположено, че циркулираща ДНК е потенциален фактор в онкогенезата, но детайлни проучвания в тази насока все още липсват.


Настоящият проект е базиран на неотдавнашното ни


откритие, че извънклетъчна ДНК е въвлечена в регулацията на секреция на извънклетъчни везикули, включително екзозоми. Екзозомите са малки везикули от 30-100 нанометра със специфичен състав от биологично-активни молекули, включително протеини, липиди и нуклеинови киселини. През последните години екзозомите привлякоха значително внимание поради тяхната роля в междуклетъчната комуникация и техния потенциал да бъдат използвани като биомаркери и вектори за пренос на биологично активни молекули при патологични състояния - включително онкологични заболявания.

Въпреки експоненциално нарастващия брой на изследвания върху екзозоми, все още има много открити въпроси, особено по отношение на биогенезата и механизмите, контролиращи секрецията на тези извънклетъчни органели. Нашето откритие, че извънклетъчна ДНК има способността да индуцира секреция на екзозоми е особено вълнуващо, като се имат предвид припокриващите се функции на екзозоми и извънклетъчна ДНК в редица патологични процеси и по-специфично инвазията на туморни клетки в здрави тъкани и развитието на метастази.


В проекта планираме да използваме добре установени

ин витро модели, за да изследваме в детайли механизмите въвлечени в процесите на ДНК-индуцираното освобождаване на извънклетъчни везикули. Тези модели включват нормални и туморни клетъчни линии, както и култури от първични клетки от мутиформен глиобластом - най-честия и изключително агресивен тумор на централната нервна система. Изследванията с глиобластомни клетки ще бъдат проведени с активното участие на сътрудниците от УМБАЛ „Св. Иван Рилски" - проф. Доброслав Кюркчиев и д-р Емануил Найденов, които имат солиден опит в култивирането и изследването на тези клетки.

Особено интересна хипотеза, която планираме да тестваме е, че за разлика от класическите екзозоми, които се формират в определен тип ендо-лизозомни органели, е вероятно ДНК-индуцираните извънклетъчни везикули да произлизат директно от алтернативни клетъчни компартменти, наречени кавеоли. Такъв механизъм би могъл да обясни парадоксалната връзка между високата експресия на кавеолин (структурен протеин на кавеолите), корелираща с агресивността на глиобластомните тумори и неговата антитуморна активност.


Предварителни данни сочат, че е вероятно вътреклетъчни

процеси и структури свързани с автофагията - процес, чрез който клетката деградира вътреклетъчни структури и цели органели, да са въвлечени в секрецията, както на извънклетъчна ДНК, така и на извънклетъчни везикули. Изясняването на ролята на автофагията в тези процеси би могла да хвърли допълнително светлина върху механизмите, посредством които раковите клетки развиват резистентност към химиотерапия. Изследванията върху потенциалната роля на автофагията в тези процеси ще бъдат проведени с подкрепата на проф. Терйе Йохансен от Арктическия университет на Норвегия, който е световно-известен експерт в тази област.

Съществена част от анализите, които планираме да проведем включват използването на различни видове флуоресцентна микроскопия, включително оптична наноскопия. Тези анализи ще се проведат в "Centre on Nanoscopy to decode nanoscale biological systems" към Арктическия университет на Норвегия в сътрудничество с ръководителя му д-р Balpreet Ahluwalia.

Освен че, ще хвърлят светлина върху слабо проучени биологични процеси, в перспектива, резултатите от този проект могат да допринесат за откриване на нови „мишени", които да бъдат използвани при разработването на по-специфични и ефикасни терапии на онкологични заболявания.


ЕКИПЪТ

„Разкодиране" на свойствата на извънклетъчната ДНК, като фактор в секрецията и функцията на екзозоми е името на проекта на екипа на доц. Димитър Илиев от Института по молекулярна биология (ИМБ) на Българската академия на науките. Останалите участници в проекта са Василена Георгиева, проф. Румяна Миронова и д-р Йордан Ханджийски. В процеса на работа към учените ще се включат и лекари от УМБАЛ „Св. Ив. Рилски", а част от изследванията ще бъдат проведени със съдействието на Арктическия университет на Норвегия. Проектът е на стойност от 120 хил. лв. и се финансира от Фонда за научни изследвания. Резултатите от предложения проект се очаква да хвърлят допълнително светлина върху зараждането на рака. Това ще стане чрез изучаването на извън клетъчната (ик)ДНК. Редица проучвания показват, че тя, както и екзозомите са въвлечени в миграцията, инвазивността и метастазите на раковите клетки и следователно, изучаването на този феномен може да помогне за обяснението на някои аспекти в етиологията на това заболяване.



Оперираха язва на стомаха с робот

Оперираха язва на стомаха с робот

Екип на УМБАЛ „Д-р Георги Странски" – Плевен извърши интервенцията, съобщиха от лечебното заведение
Приложение „оказва

Приложение „оказва" първа помощ при изгаряне

Изобретението е дело на екип от „Пирогов", създател е специализантът д-р Мартин Мартинов
Нов метод открива заразени храни

Нов метод открива заразени храни

Откритието на нашите учени, доказва наличието на патогенни бактерии от род йерсиния
Създадоха антибиотик срещу рак

Създадоха антибиотик срещу рак

Супер субстанцията „Кедарцидин" се справя с туморите и с резистентните бактерии
50% от онколекарствата ще са на таблетки до 2025 г.

50% от онколекарствата ще са на таблетки до 2025 г.

Те ще заместят химиотерапията, показва проучване за промяната на грижата за пациента
Присадиха три органа на дете в Москва

Присадиха три органа на дете в Москва

Лекарите са трансплантирали бели дробове и черен дроб на 9-годишно момченце с муковисцидоза
Спасиха крака на мъж с 3D операция

Спасиха крака на мъж с 3D операция

30-годишният пациент е опериран във ВМА от екипа на проф. Неделчо Цачев, съобщиха от болницата
Хемофилия- диагнозата, която се бави

Хемофилия- диагнозата, която се бави

На 17 април Световната общност отбелязва Деня за борба с хемофилията. Тази година емблематични сгради в страната ще заблестят в червено, като цвета на кръвта в знак на съпричастност към хората с това рядко заболяване.
Иновация при колянното протезиране в

Иновация при колянното протезиране в "Св. Марина"

48 годишна жена с гонартроза е сред първите пациенти в България, която бе оперирана по най-новия метод в световен мащаб
Показаха първото 3D-принтирано човешко сърце

Показаха първото 3D-принтирано човешко сърце

Учени от Тел Авив заявиха, че съществуват и предишни опити, но те не са имали тъкани и съдове
1 2 3 4 5 ... 11 »

Този месец на вашите въпроси отговарят специалистите от Болница "Тракия" в Стара Загора.

СПРАВОЧНИК
Май 2019