Иновации

Разкодират свойствата на извънклетъчната ДНК

06-02-2019 08:27
Целта на настоящия проект е да хвърли светлина върху слабо проучени биологични процеси на молекулно и клетъчно ниво, казва доц. Димитър Илиев от БАНРазкодират свойствата на извънклетъчната ДНК
Clinica.bg

press@clinica.bg

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.


Фустинът с антитуморни свойства

Фустинът с антитуморни свойства

Те са установени при in vitro изследвания върху 5 клетъчни линии от рак на млечната жлеза, на дебелото черво и на кожата, показват резултати от проект на МУ-Варна и БАН
Революция в кардиостимулацията

Революция в кардиостимулацията

Новият метод тепърва се налага в света, в болница "Тракия" в Ст. Загора вече е приложен на няколко пациенти, а лекарите отчитат отлични резултати
EMA одобри 14 нови лекарства

EMA одобри 14 нови лекарства

Сред тях са и две ваксина –  първата в ЕС срещу вируса чикунгуня и противогрипна за деца, стана ясно след заседанието на CHMP през май
ЕМА препоръча 77 лекарства през 2023 г.

ЕМА препоръча 77 лекарства през 2023 г.

Това показва годишният доклад на европейската агенция за миналата година
Дете започна да чува след генна терапия

Дете започна да чува след генна терапия

То бе с вродена глухота поради слухова невропатия, новият подход бе приложен за пръв път в университетската болница в Кеймбридж
Институт по иновативна медицина в МУ-София

Институт по иновативна медицина в МУ-София

Откриването му е одобрено с решение на Министерския съвет, в него ще се провеждат фундаментални и приложни научни изследвания
ЕМА препоръча осем нови лекарства

ЕМА препоръча осем нови лекарства

Сред тях са медикаменти за лечение на хемофилия, резистентна хипертония, рак и др.
Стентираха торакоабдоминална аневризма

Стентираха торакоабдоминална аневризма

С прилагането на модерния метод - модифициран от хирурга ендографт, във ВМА спасиха 71-годишна пациентка
Имплантираха пулмонална клапа

Имплантираха пулмонална клапа

Интервенцията бе извършена в Националната кардиологична болница за първи път в страната тази седмица
Нова терапия в борбата с Алцхаймер и у нас

Нова терапия в борбата с Алцхаймер и у нас

Апаратът за транскраниалната пулсова стимулация елиминира симптомите и подобрява качеството на живот на засегнатите от болестта
1 2 3 4 5 ... 39 »
Видео преглед

По следите на здрaвната реформа с clinica.bg

СПРАВОЧНИК
Смятате ли, че частни инвеститорски интереси не застрашават Националната детска болница?

Юни 2024 Предишен Следващ