Farmacevtska biotehnologija: znanost za zdravje

Uspešno preprečevanje, odkrivanje in zdravljenje bolezni je povezano s poznavanjem molekulskih mehanizmov, ki vodijo do njenega nastanka in razvoja. Naš cilj je da opredelimo molekulske  tarče in omogočimo razvoj novih diagnostičnih in terapevtskih pristopov pri raku, nevrodegenerativnih in imunskih boleznih. Pri raku bomo raziskovali vlogo proteoliznih encimov, ki omogočajo tumorsko invazijo in metastaziranje. Inhibitorje katepsina B, ki so že izkazali  velik protitumorski potencial, bomo prenesli do kliničnih testiranj in v veterinarsko medicino.  Z metodami virtualnega in drugega rešetanja in usmerjene sinteze bomo pridobili sintetske inhibitorje proti proti drugim encimom. Za njihov vnos v celice in tkiva bomo uporabili nanodostavne sisteme, za vnos rekombinantnih proteinov v prebavni trakt pa tudi mlečnokislinske bakterije.  V diagnostiki tumorjev se bomo osredotočili na iskanje tumorskih dejavnikov za napovedovanje odziva na terapijo. Del naših raziskav pri raku bo usmerjen v delovanje protitumorskega imunskega odziva. Testirali bomo različne imunomodulatorje rastlinskega in gobjega izvora in pa spojine, pridobljene na podlagi njihovih struktur. Poudarek bo na preučevanju citotoksičnih limfocitov T in NK celic, ki  so najpomembnejši mediatorji protitumorskega imunskega odziva. Pri njihovi aktivaciji imajo pomembno vlogo proteolizni encimi, saj regulirajo ključne stopnje, kot je antigensko procesiranje in predstavitev ter aktivacija grancimov v limfocitih T in NK celicah. Pričakujemo, da bo regulacija njihovega delovanja povečala protitumorski imunski odziv. Imunski odziv na alergene predstavlja naslednje področje našega dela. Z rešetanjem peptidnih fagnih predstavitvenih knjižnic bomo pridobili mimetike epitopov različnih alergenov. Njihovo vezavo bomo ovrednotili  na protitelesih  iz seruma alergičnih pacientov. Pričakujemo, da bomo s tem pristopom izboljšali diagnostiko in zdravljenje alergijskih bolezni. Z rešetanjem in selekcijo peptidov iz naključnih bakteriofagnih knjižnic bomo pridobili tudi peptidne inhibitorje grelinskih receptorjev in mimetike leptina in na njihovi podlagi izdelali peptidomimetike oziroma lipopeptide, primerne za zdravljenje debelosti. Pri Alzheimerjevi in Parkinsonovi bolezni bomo preučevali vlogo gama enolaze kot pomembnega nevrotrofičnega dejavnika, ki vzpodbuja rast in proliferacijo nevronov in nevritogenezo. Ker njeno nevrotrofično delovanje modulira peptidaza katepsin X, bomo in vitro ter in vivo preučili nevroprotektivno delovanje specifičnih inhibitorjev katepsina X kot tudi peptidnih mimetikov nevrotrofičnega mesta. Pri  pacientih z  amiotrofično lateralno sklerozo and frontotemporalno lobarno degeneracijo bomo preučevali vlogo proteina TDP-43, ki je vpleten v regulacijo transkripcije, izrezovanja, miRNA biogeneze in RNA transporta. Preučevali bomo tudi mutacije gena za protein FUS ter mutacije in GGGGCC heksanukleotidne ponovitve  gena C9orf72, ki so prav tako povezane z nevrodegenerativnimi boleznimi.

Raziskovalno delo programske skupine se vključuje v sodobne znanstvene trende z namenom povečati vedenje o življenju in ohraniti zdravje ljudi. Pri delu nas zanimajo osnovni mehanizmi delovanja celic in pa motnje, ki pri tem nastanejo in vodijo do nastanka in napredovanja raka, nevrodegenerativnih bolezni in imunskih bolezni. Poleg poznavanja fizioloških in patoloških mehanizmov nas zanimajo tudi možnosti vpliva na te procese, identifikacija diagnostičnih in terapevtskih tarč, razvoj novih diagnostičnih pristopov in  novih učinkovin za zdravljenje teh bolezni.   Rak je značilna bolezen moderne družbe. Čeprav so vlaganja v osnovne in klinične raziskave raka zelo velika, je rak še vedno drugi najpogostejši vzrok smrti v razvitem svetu in predstavlja veliko breme za zdravstvene sisteme. Konvencionalne terapevtske metode, ki vključujejo kirurški poseg, kemoterapijo in radioterapijo, imajo omejen doseg, zato moramo uporabiti dodatne pristope, če želimo podaljšati preživetje pacientov in izboljšati njihovo kvaliteto življenja. Novi kemoterapevtiki, usmerjeni proti čezmernemu delovanju proteolitskih encimov, novi dostavni sistemi in pa poznavanje molekularnih mehanizmov citotoksičnosti limfocitov T in NK celic in procesov, ki jih sprožijo tumorske celice, da bi zmanjšale njihovo citotoksičnost, nam nudijo dodatne  možnosti za razvoj bolj učinkovitih protitumorskih terapij. Nevrodegenerativne bolezni predstavljajo naslednje veliko breme za zdravje v razvitih državah,  ki se zaradi podaljševanja življenske dobe še povečuje, saj so nevrodegenerativne bolezni tako kot rak značilne za starejše prebivalstvo.  Kljub napredku v nevroznanosti v zadnje pol stoletja tudi tu zdravil, ki bi pomembno izboljšala potek katerekoli nevrodegenerativne motnje, še niso odkrili. Odkrivanje novih nevrotrofičnih dejavnikov, ki omogočajo ohranitev in regeneracijo nevronskih celic, in pa poznavanje signalnih poti, preko katerih te molekule delujejo, omogoča nove pristope zdravljenja, tu so dosežki in načrti naše programske skupine zelo sodobni. Nedavne ugotovitve naše in drugih raziskovalnih skupin, ki so bile objavljene v uglednih revijah,  kažejo, da je etiologija nevrodegenerativnih bolezni povezana tudi z napakami v procesiranju RNA. Te raziskave bomo še nadgradili s proučevanjem novo odkritih procesov kot so toksičnost RNA in RAN translacija, ki bodo imeli širši pomen za razumevanje nevrodegenerativnih procesov. Imunske bolezni so bile predmet naših raziskav že v preteklem obdobju financiranja. Določili smo vlogo nekaterih proteoliznih encimov pri regulaciji integrinskih receptorjev v imunskih celicah, kar je doseglo veliko odmevnost v znanstveni javnosti. Naše raziskave nameravamo razširiti na preučevanje alergenih bolezni,  področja imunskih bolezni, ki je v zadnjem času v velikem porastu. Vzroki in mehanizmi, ki vodijo do tega, še niso poznani, naše raziskave naj bi pripomogle predvsem k boljšem odkrivanju alergenov pri posameznih pacientih. Dosedanji dosežki članov programske skupine na omenjenih področjih se odražajo v številnih publikacijah in citiranosti, in kažejo da je naš doprinos novih znanj k svetovni zakladnici znanja pomemben. Pomembno je tudi delo skupine pri razvoju analitskih in biotehnoloških eksperimentalnih metod, ki jih uvajamo v slovenski in širši prostor. Povezanost skupine z drugimi raziskovalci v Sloveniji in mednarodnem prostoru zagotavlja pretok znanja in dobre rezultate tudi v prihodnje.

V sodobnih družbah sta skrb za zdravje in preventiva prioritetni dejavnosti, saj omogočata kvalitetno življenje in socioekonomski razvoj posameznika in ekonomski razvoj družbe, zato je vsakršen korak, ki pripomore k povečanju celokupnega statusa zdravja, izjemno pomemben. Čeprav so vlaganja v osnovne in klinične raziskave raka, nevrodegenerativnih in imunskih bolezni  zelo velika,  predstavljajo te bolezni še vedno veliko breme za zdravstvene sisteme. Le novi pristopi, povezani z vlaganji v osnovne in klinične raziskave na tem področju lahko omogočijo napredek pri zdravljenju, povečajo kvaliteto življenja pacientov in zmanjšajo finančno breme zdravljenja. Poleg raziskovalnih in kliničnih vidikov bo delovanje programske skupine pomembno za vse stopnje univerzitetnega izobraževanja, saj bo omogočilo študentom pridobiti nova znanja, v raziskovalno delo bodo vključena tudi diplomska, magistrska in doktorska dela različnih področij. Slednje je rezultat vpetosti članov programske  skupine v pedagoške procese na javnih univerzah in na Podiplomski šoli Jožefa Stefana. Izvajanje programa bo tudi ojačalo sodelovanje z drugimi raziskovalnimi skupinami, povečalo izmenjavo znanja in možnosti za pridobivanje evropskih in drugih sredstev za financiranje naše znanosti. Naši rezultati omogočajo tudi 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. Tudi v Sloveniji 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 razvoj izdelkov z visoko dodano vrednostjo in s tem konkurenčnost v slovenskem in evropskem prostoru. Poleg novih potencialnih učinkovin bodo rezultat programske skupine tudi najsodobnejše raziskovalne tehnike in metodologije, ki bodo prav tako zanimive za industrijske laboratorije. Dosedanje izkušnje programske skupine na področju patentne zaščite aplikativnih raziskovalnih rezultatov in pa uveljavljeno sodelovanje z industrijskimi partnerji zagotavljajo tudi uspešen prenos in uspešno aplikacijo naših rezultatov do končnih uporabnikov.