Jesseniova lekárska fakulta
v MartineUniverzita Komenského v Bratislave
Hlavné menu
Jesseniova lekárska fakulta UK > Pracoviská > Účelové pracoviská > Operačný program Výskum a Vývoj 2007-2013 > Martinské centrum pre biomedicínu (BioMed Martin) > Cieľ > Potenciál BIOMEDU

Potenciál BIOMEDU

Vybudovanie výskumného centra na JLF UK v Martine zabezpečuje priestor pre realizáciu výskumu európskej a svetovej kvality. Medicínsky výskum má obrovský potenciál a preto je dôležité investovať aj do tejto oblasti a zamerať sa na rast tohto kľúčového odvetvia hospodárstva. Výsledky výskumu a vývoja sú prenesené do starostlivosti o zdravie občanov. Progres vo výskume v jednotlivých odboroch lekárskych vied je základom transferu poznatkov do nových diagnostických a terapeutických postupov a vytvorí nové pracovné miesta s vysokou pridanou hodnotou.

Základnou funkciou bolo vybudovať Martinské centrum pre biomedicínu (BioMed Martin), ktoré má multidisciplinárny prístup k najväčšej výzve súčasnej spoločnosti – ľudskému zdraviu.  Vybudovaním výskumného centra vytvára fakulta intelektuálne stimulujúci moderný priestor a obohacuje existujúce pracoviská o nové prístupy, technologické postupy a metodiky. Zároveň vybudovala spoločné laboratóriá typu „open acces“ a podporí  priestor pre rozvoj biomedicínskej informatiky. Súčasťou BioMedu Martin bude aj nový centrálny zverinec, v rámci ktorého sú pri rešpektovaní predpísaných zoohygienických a technických parametrov uskladňovať zvieratá pre potreby experimentálnej výskumno-vývojovej činnosti jednotlivých pracovísk BioMedu Martin a ich kooperujúcich partnerov.

 

Zároveň iniciuje partnerstvá na úrovni verejných a súkromných organizácií a predstavuje určitý priestor pre investície. Zamestnanci a partneri v spoločnom výskumno-vývojovom úsilí zdieľajú nielen riziká, ale aj benefity vyplývajúce z podpory inovatívnych nápadov. Centrum zabezpečuje nielen excelentnú koordináciu výskumu a vývoja vo vyprofilovaných oblastiach, ale v spolupráci s pracoviskami podporujúcimi výskum aj komplexnú ochranu práv duševného vlastníctva, či postupnú komercinonalizáciu výsledkov výskumu (napr. spin-off).

 Martinské centrum pre biomedicínu predstavuje semi-autonómnu jednotku v rámci organizačnej štruktúry JLF UK v Martine. Jej základom sú multidiciplinárne jednotky – vybrané špičkové pracoviská, ktoré sú organizované tak, aby vykonávali vedu, výskum a vývoj v rámci vyprofilovanej výskumnej témy. Tieto pracoviská využívajú vlastnú a centrálnu podporu.

 

Zdieľané laboratóriá

  • Neurovedy
  • Onkológia
  • Molekoluová medicína
  • Respirológia

Zdieľané laboratóriá

Zriadenie BioMedu Martin stimuluje pre realizáciu vedecko-výskumných a vývojových činností najvyššej kvality s excelentným prístrojovým vybavením v prostredí jedinečnej atmosféry kolegiality a maximálnej spokojnosti všetkých zainteresovaných strán a pracovníkov.

Každé pracovisko je riešené s ohľadom na požiadavky správnej laboratórnej praxe a v rámci každého pracoviska je vybudované špecifické laboratórium, dostupné aj pre ostatné pracoviská BioMedu Martin. Dohľad a kontrolu  nad realizáciou stavby vykonáva odborne spôsobilá osoba – stavebno-technický dozor, ktorý zabezpečuje správnu a efektívnu realizáciu jednotlivých činností v súlade s  projektovou dokumentáciou, technickou správou a rozpočtom projektu (bližšie rozpísané v aktivite projektu). Súčasťou realizácie je osadenie špecifického laboratórneho zariadenia a vybavenia, predovšetkým odsávacích zariadení (digestorov) a laboratórneho nábytku.

 Vytvorenie tak špecifických laboratórií s technológiami, ktoré majú prvenstvo nielen v európskom, ale i svetovom výskume zvýšuje konkurencieschopnosť fakulty a bude mať priamy dopad na zvýšenie jej kreditu, dobrého mena na národnej i medzinárodnej úrovni, bude mať dopad na rozvoj regiónu a udržateľnosť projektu ako takú aj v súvislosti s prepojením na Univerzitnú nemocnicu Martin, ako primárneho odberateľa výsledkov výskumu a vývoja. V neposlednom rade má vytvorenie laboratórií a zlepšenie možností realizácie výskumu a vývoja dopad na zlepšenie zdravia obyvateľstva.

 

 

  • Neurovedy

Nosnou oblasťou výskumu v neurovedách sú ochorenia centrálneho a periférneho nervového systému. V tejto oblasti je lídrom  Ústav lekárskej biochémie JLF UK, ktorý sa problematike dlhoročne aktívne venuje a má v danej oblasti celosvetovo akceptované výstupy.

Choroby centrálneho nervového systému (CNS) predstavujú závažný biomedicínsky problém. Ischemicko-reperfúzne poškodenie CNS je druhou najčastejšou príčinou úmrtia vo vyspelých ekonomických krajinách. Okrem toho spolu s neurodegeneratívnymi ochoreniami CNS sú najčastejšou príčinou predčasnej invalidizácie postihnutých jedincov, čo predstavuje závažný sociálno-ekonomický problém. Podľa Svetovej zdravotníckej organizácie približne 5 % ľudí vo veku 65 rokov má Alzheimerovu chorobu. Prevalencia Alzheimerova choroby strmo vzrastá s postupujúcim vekom – od 19 % po 75. roku života až po 30 % po 85. roku života. Ľudia postihnutí Alzheimerovou chorobou sa postupne dostávajú do úplnej závislosti od pomoci druhých. Ako najrozšírenejšie progresívne neurologické postihnutie u ľudí nad 65 rokov sa v dôsledku predĺženia priemernej dĺžky života stáva veľmi závažným celospoločenským problémom. S predlžovaním priemerného veku života populácie výrazne stúpa počet jedincov postihnutých nejakým ochorením centrálneho nervového systému.

 

Hlavným cieľom v danej oblasti je pomocou metód molekulárnej biochémie zistiť pravdepodobné molekulárne a bunkové mechanizmy rozvoja ochorení centrálneho a periférneho nervového systému. Štúdium procesov vedúcich k poruchám CNS vyžaduje vytvorenie technologickej infraštruktúry, ktorá umožní modelovať, resp. experimentálne sledovať zmeny v genetickom aparáte buniek (genomický prístup) ako aj v tvorbe  proteínov (proteomický prístup), ktorý popisuje biologické dráhy. Identifikácia týchto zmien je použiteľná aj pre klinické použitie v zmysle tzv. personalizovaného prístupu u jednotlivého pacienta a cielenej personalizovanej terapie. K naplneniu týchto cieľov je potrebná kontinuálna vedecká činnosť, v rámci ktorej sú využívané experimentálne modely a postupy s využitím laboratórnych zvierat a najmodernejšieho prístrojového vybavenia, či spotrebného materiálu pre výskum, bunkové kultúry z geneticky modifikovaných zvierat s cielene zmenenými biologickými vlastnosťami modelujúcimi patologický proces, ako aj klinický  materiál.

 

Nevyhnutné je prepojenie identifikácie:

  • - genetických zmien uskutočniteľné pomocou „microarrays“ génov, tvorba reštrikčných máp ako aj sekvenovanie a klonovanie patologických génov,
  • - transkripčných a translačných zmien na úrovni proteínov pomocou ich komplexného popisu (arrays).

 

Pre dosiahnutie cieľov boli využité oblasti:

Genomiky:

  • - Študovať expresiu a polymorfizmus génov majúcich priamy súvis s ochoreniami centrálneho nervového systému a PNS použitím polymerázovej reťazovej reakcie a následnej detekcie pomocou restrikčnej analýzy a sekvenovania génov ako i genómu.
  • - Zistiť vplyv stanoveného genetického obrazu na odpoveď pacienta k druhu a dávke použitého liečiva.

Proteomiky:

Kauzálne vzťahy medzi zvýšeným oxidačným stresom, oxidačným poškodením biomolekúl a demenciou nie sú presne preskúmané, a preto sledovanie oxidačného poškodenia môže byť cenným zdrojom informácií pre pochopenie mechanizmu vzniku a rozvoja neurodegeneratívnych ochorení. Ide o nové biomarkery neurodegeneratívnych chorôb (najmä Alzheimerova choroba, Parkinsonova choroba, ischemicko-reperfúzne poškodenie mozgu, skleróza multiplex) a o analýzu post-translačných modifikácií: fosforylácia, acetylácia, glykozylácia u bielkovín, ktoré sa v súčasnosti dávajú do súvisu s ochoreniami centrálneho nervového systému. Hlavnou snahou bude nájsť chýbajúce spojenie medzi inhibíciou syntézy bielkovín spojenou s následnou tvorbou nerozpustných bielkovinových agregátov a indukcie smrti neurónov. Okrem sledovania mechanizmov spojených s bunkovou smrťou budú sledované aj možnosti farmakologického a nefarmakologického zásahu s cieľom zvýšenia prežívania nervových buniek po ischemicko-reperfúznom ataku centrálneho nervového systému.

Metalobomiky:

Zmetabolizované biomolekuly poskytujú významné a relevantné údaje o ochorení a stave pacienta. Výsledkom bude vyselektovanie jedincov s vyšším predpokladom k vzniku Alzheimerovej choroby (AD), Parkinsonovej choroby (PD), Sclerosis multiplex (SM) a ďalších ochorení CNS za účelom skorého diagnostikovania ochorenia a optimalizácie výberu liečby.

 

Metódy genomiky, proteomiky a metabolomiky sú využívané pri nasledovných nozologických jednotkách:

  • - náhla cievna mozgová príhoda,
  • - roztrúsená skleróza,
  • - neurodegeneratívne ochorenia: AD, PD a podobné,
  • - psychiatrické poruchy v detskom a dospelom veku.

 

Druhou oblasťou výskumu v neurovedách je výskum viscerálnej bolesti a chronického kašľa:

Pracovníci Ústavu patologickej fyziológie JLF UK získali počas riešenia grantových projektov MŠVVaŠ a na základe spolupráce s Johns Hopkins University School of Medicine v Baltimore (ktorá je jedným z najprestížnejších biomedicínskych výskumných pracovísk na svete) od roku 2002 značné množstvo originálnych výsledkov, týkajúcich sa molekulárnych mechanizmov vzniku a transmisie viscerálnej bolesti. Na základe týchto výsledkov bol Ústav patologickej fyziológie JLF UK hodnotený Agentúrou ARRA ako špičkové pracovisko na Univerzite Komenského (iba 13 pracovísk univerzity bolo hodnotených podobne). Výskumní pracovníci ovládajú komplex metodík na ucelené štúdium štruktúry, funkcie, molekulárnych mechanizmov, neurofyziológie a neurofarmakológie  viscerálnych nervov zodpovedných za sprostredkovanie bolesti (popis v ďaľších častiach opisu projektu), pomocou ktorých komplexne hodnotia funkciu a neuroplasticitu aferentných nervových dráh zodpovedných za vznik bolesti. Výsledky základného výskumu získané v tomto období významne posunuli poznanie viscerálnej nocicepcie v modeloch. Doposiaľ získané výsledky týkajúce sa mechanizmov vzniku viscerálnej bolesti sú rozsiahlym kvalitným a dostatočným podkladom pre ďalší rozvoj aplikovaného výskumu v laboratóriu viscerálnej bolesti s cieľom zlepšenia diagnostiky príčin vzniku viscerálnej bolesti a jej personalizovanej terapie.  Cieľom v tejto oblasti je štúdium funkcie viscerálnych nociceptorov v ľudských tkanivách z rôznych orgánov pomocou vysoko- rýchlostného zobrazovania nervovej aktivity vo vitálnych biopsiách z ľudských tkanív a na základe toho vypracované personalizované diagnostické algoritmy.

 

Prínosom a udržateľnosťou realizácie bude:

  • - nový kvalitný diagnostický algoritmus pre zistenie konkrétnych mechanizmov vzniku viscerálnej bolesti a hyperreflexie u konkrétneho pacienta v prvej fáze predovšetkým s ochoreniami gastrointestinálneho traktu, urogenitálneho traktu a bronchiálneho stromu,
  • - pokiaľ na zistený mechanizmus sú už dostupné lieky, zavedenie personalizovanej terapie,
  • - v prípade, že na zistený mechanizmus bolesti ešte nie sú pripravené špecifické liečivá, stimulácia farmaceutických firiem pre vývoj nových liečiv pre riešenie problémov viscerálnej bolesti.

 

Jednou z oblastí, na ktorú sa projekt zameriava v oblastí neurovied je aj výskum kašľa. Výskum kašľa a ďalších respiračných reflexov patrí k hlavným výskumným zámerom Ústavu patologickej fyziológie JLF UK od roku 1966. Doposiaľ získané výsledky (uvedené v časti C1) týkajúce sa mechanizmov vzniku chronického kašľa sú dostatočným podkladom pre ďalší rozvoj aplikovaného výskumu v laboratóriu chronického kašľa s cieľom zlepšenia diagnostiky a objektívneho monitorovania liečby pacientov trpiacich chronickým kašľom. Kašľový reflex predstavuje hlavný obranný mechanizmus dýchacích ciest. Ochorenia sprevádzané kašľom sú charakterizované zníženým prahom pre vznik kašľového reflexu a následkom je výskyt kašľa ako odpovede na podnety, ktoré u zdravých jedincov nie sú vyvolávateľom kašľa. Súčasné terapeutické stratégie v liečbe ochorení sprevádzaných chronickým kašľom sú efektívne len u časti pacientov. Toto nepochybne súvisí s obmedzeniami v porozumení neurónových komponentov zapojených do kašľovej reflexnej dráhy. Kašeľ sa môže stať nadmerný a neproduktívny pri mnohých chorobách dýchacích ciest, čo významne zhoršuje kvalitu života pacientov.

 

Nedávny zvýšený záujem o senzorickú neurobiológiu kašľového reflexu odhalil predtým nepoznanú komplikovanosť interakcií početných aferentných nervových subtypov v regulácii tohto obranného reflexu. Potrebná je však ďalšia analýza senzorických ciest kašľa na identifikáciu budúcich terapeutických úloh pre efektívne liečenie chorôb sprevádzaných chronickým kašľom.Náš návrh projektu má za úlohu redukovať túto medzeru v súčasných poznatkoch. Cieľom projektu v tejto oblasti je prenos získaných výsledkov základného výskumu do oblasti aplikovaného výskumu, a to prostredníctvom troch špecifických cieľov:

  • - Sledovanie aktivity aferentných nervových zakončení vo vitálnom tkanive sliznice dýchacích ciest odobratých biopsiou u pacientov s nediagnostikovanou príčinou chronického kašľa.
  • - Rozvíjanie vyšetrenia reaktivity aferentných nervových zakončení a 24 hodinového monitoringu kašľa do klinickej praxe, ktoré by mohlo významne pomôcť v diferenciálno-diagnostickom algoritme a monitoringu liečby chronického kašľa u dospelých aj detských pacientov.
  • - Vytvorenie Centra chronického kašľa pre skvalitnenie diagnostiky a následne personalizovanej – individuálne orientovanej terapie chronického kašľa využívajúcej najnovšie technologické postupy dostupné v biomedicínskom výskume.

 

Niekoľkoročné skúsenosti:

  • - v oblasti morfológie a funkcie nociceptorov v  gastrointestinálnom a respiračnom trakte metodikami extracelulárneho snímania elektrickej aktivity individuálnych nervových vlákien (single fiber), expresie molekúl dôležitých pre funkciu nociceptorov z individuálnych neurónov (single cell RT – PCR), analýzy elektrickej aktivity neurónu (patch clamp) a analýzy dynamiky intracelulárneho kalcia (calcium imaging), ktoré sú zdokumentované extenzívnou publikačnou aktivitou tímu výskumných pracovníkov, sú dostatočnou garanciou pre vytvorenie excelentného centra aplikovaného výskumu zameraného na personalizovanú diagnostiku a terapiu pacientov trpiacich bolesťou vnútorných orgánov,
  • -  so základným a translačným výskumom v oblasti obranných reflexov dýchacích ciest, a neurofyziológie vágových aferentných neurónov metodikami „single fiber, patch clapm, calcium imaging a single cell rt – PCR“ ktoré sú dokumentované extenzívnou publikačnou aktivitou tímu výskumných pracovníkov sú dostatočnou garanciou pre vytvorenie excelentného laboratória a následne aj diagnostického centra zameraného na personalizovanú diagnostiku a terapiu pacientov trpiacich chronickým kašľom (hypersenzitivitou aferentných nervov v dýchacích cestách prejavujúcich sa  rezistentným kašľom).

 

Pre tretiu oblasť neurovied bude rozhodujúci výskum v oblasti autonómneho nervového systému

Autonómny nervový systém (ANS) tvorí neoddeliteľnú súčasť nervového systému zúčastňujúcu sa regulácie základných – častokrát vitálnych – funkcií ľudského tela. Porušená funkcia ANS je významným patogenetickým činiteľom v rozvoji mnohých ochorení, vrátane viacerých epidémií 21. storočia ako sú diabetes mellitus, obezita, hypertenzia, syndróm chronickej únavy, depresia. Táto časť nervového systému je však priamemu vyšetreniu skrytá a je ju možné sledovať a hodnotiť jej aktivitu iba pomocou náročných vyšetrovacích metód na špecializovaných pracoviskách. Predpokladom optimálneho a komplexného vyšetrenia ANS je simultánne sledovanie prostredníctvom neho regulovaných parametrov z rôznych orgánových systémov – kardiovaskulárneho, respiračného, senzorického, a i.

 

Podstatou hodnotenia stavu ANS je nielen jeho analýza v stave pokoja. Mnohé patologické stavy sú napriek pokojovej normálnej funkcii ANS sprevádzané jeho porušenou odpoveďou na rôzne stimuly. Suboptimálna odpoveď rôznych orgánov na stres tvorí mostík medzi vplyvmi vonkajšieho prostredia, vrátane ľudskej spoločnosti vlastných sociálnych vplyvov  a rozvojom tzv. civilizačných ochorení. Je preto výzvou sledovať stav ANS nielen v pokojovom stave, ale aj počas rôznych stresogénnych stimulov. Na tento účel budú zriadené dve laboratóriá: jedno na sledovanie stavu ANS v pokojových podmienkach – „Laboratórium pre výskum funkcií autonómneho nervového systému“ – a druhé – „Psychofyziologické laboratórium“ – zamerané predovšetkým na hodnotenie stresovej reaktivity aj v kontexte viacerých psychologických charakteristík subjektu.

 

  • Onkológia

Onkologické ochorenia patria medzi civilizačné ochorenia, ktoré predstavujú najčastejšiu príčinu chorobnosti a úmrtí ľudí v ekonomicky rozvinutých krajinách vrátane Slovenska. Optimalizáciou liečebných a diagnostických postupov u konkrétneho pacienta s využitím moderných informačných metód sa zaoberá personalizovaná terapia ako nový multidisciplinárny odbor. Vznikla ako reakcia na moderný vývoj liečiv a diagnostických/terapeutických postupov.

Nové vedecké poznatky z oblasti genomiky, proteomiky, interaktomiky, metabolomiky a ďalších, majú šancu posunúť diagnostiku a terapiu výrazne dopredu, predovšetkým vtedy, pokiaľ sa podarí ich výstupy efektívne prepojiť a uskutočniť z nich súvislý systém dát, ktoré by s využitím informačných technológií mohli priniesť nový pohľad na celú situáciu. Aj samotná genetika môže poskytnúť cenné údaje, avšak s vedomím, že významný dopad majú environmentálne faktory, vonkajšie prostredie alebo fenotypová expresia.

 

Hlavnou úlohou personalizovanej terapie je prispenie k včasnej detekcii ochorenia, posúdenie individuálneho rizika a využitie týchto poznatkov k cielenej prevencii, cielenému sledovaniu, diagnostike a terapii „šitej na mieru“ pre každého pacienta a pochopiteľne ku sledovaniu odpovedi na použitú terapiu. Jednou z možností ako potencovať efekt personalizovanej terapie je orientácia na analýzu ľudského genómu, jeho produktov vo forme proteínov. Tá je založená na skúmaní individuálnych charakteristík jednotlivých génov, pričom výsledky každého testu sú jedinečné a majú výpovednú hodnotu len pre jedného pacienta. Tento prístup je nielen vysoko etický, ale zároveň aj ekonomicky prínosný. Vedie k podstatne nižším nákladom na terapiu, predĺženiu života pacientov, prípadne k ich viac alebo menej  plnohodnotnému zapojeniu do pracovného procesu.

 

Onkologická problematika je na fakulte veľmi dobre rozpracovaná, aj napriek existencii Centra excelentnosti pre výskum v personalizovanej terapii (CEVYPET) a Kompetenčného centra však stále absentuje akási koordinácia základného, translačného, aplikovaného a klinického výskumu. Martinské centrum pre biomedicínu bude v spolupráci s CEVYPETOM a Kompetenčným centrom koordinovať onkologický výskumný program s cieľom systematicky zamerať výskum rakoviny na niekoľko hlavných oblastí. Napriek markantným pokrokom v onkologickej liečbe zostáva metastázovanie a relaps nádorového ochorenia najzávažnejším a takmer neriešiteľným problémom. Za opakovaný návrat ochorenia a metastatický rozsev zodpovedajú populácie buniek, ktoré sú rezistentné na klasickú cytostatickú liečbu. Tieto bunky sa nazývajú nádorové kmeňové bunky, alebo bunky iniciujúce nádor.

 

Pri aplikácii klasickej chemoterapie (cytostatická liečba) dochádza k eliminácii prevažnej väčšiny nádorových buniek (odhaduje sa na 95 %) a liečba sa javí ako účinná. V prípade prítomnosti buniek iniciujúcich nádor, môžu spôsobiť vznik rekurentných nádorov obsahujúcich bunky s veľmi agresívnymi vlastnosťami a takmer rezistentnými k akejkoľvek liečbe. Z tohto hľadiska je vývoj nových terapeutických metód nevyhnutný. Najnovšie poznatky naznačujú možnosti využitia modifikovaných mezenchýmových stromálnych buniek ako vektorov pre terapeutické gény. Kolektív výskumníkov sa už dlhú dobu zaoberá problematikou pľúcnych a kolorektálnych karcinómov ako aj problematikou malígnych ochorení krvi. Sleduje genetickú determináciu týchto ochorení, ich genetickú predispozíciu, úspešnosť liečby, pričom dôraz kladie aj na interakciu genotypu s liečivom.

 

Špecifickými cieľmi v tejto oblasti:

  • - Genotypizácia populácie, vyselektovanie jedincov s vyšším predpokladom k vzniku nádorových ochorení (kolorektálny karcinóm, hematologické malignity, karcinóm prostaty, karcinóm pľúc a karcinóm prsníka), charakterizácia nových prediktívnych markerov za účelom skorého diagnostikovania ochorenia a optimalizácie výberu liečby, skríning génového profilu nádorových buniek a tkanív od onkologických pacientov.
  • - Sledovanie vplyvu rôznych látok indukujúcich smrť buniek (napr. inhibítory proteín kináz, inhibítory antiapoptotických bielkovín, inhbítory proteazomálneho komplexu) na indukciu bunkovej smrti a chemosenzitivitu buniek rôznych bunkových línii odvodených od nádorov mozgu, hrubého čreva, prsníka, endometria a leukemických buniek, štúdium metabolizmu nádorových buniek v in vitro podmienkach vplyvom inhibítorov apoptózy, štúdium molekulových zmien pri navodení apoptotickej smrti bunky.
  • - Participácia na vývoji nových proteómových technológií vhodných najmä pre identifikáciu nádorových biomarkerov, analýzy post-translačných modifikácií: fosforylácia, acetylácia, glykozylácia, prípadne iných zaujímavých modifikácií u konkrétnych proteínov.
  • - Rozšírenie spektra sledovania nádorových buniek o čo najpresnejšie diagnostické postupy ako identifikácia a separácia nádorových kmeňových buniek a ich sledovanie a v budúcnosti následná aplikácia cielenej personalizovanej génovej terapie založenej na modifikovaných mezenchýmových stromálnych bunkách pacientov.
  • - Modulácia a sledovanie metabolizmu nádorových buniek; sledovanie vplyvu mikroprostredia na rozvoj nádorového bujnenia.
  • - Rozšírenie možností diagnostiky nádorov o špecializované kvantifikačné metódy MRI in vivo; modelovanie ochorenia na zvieracích modeloch a ich sledovanie a in vitro analýzu vzoriek tkaniva pomocou vysokorozlíšenej NMR spektroskopie.
  • - Presné molekulárne profilovanie z hľadiska všetkých možných génov zasahujúcich do karcinogenézy konkrétneho pacienta a navrhnutie  personalizovanej terapie šitej na mieru.

 

  • Molekulová medicína

Molekulová genetika a genomika zohrávajú stále významnejšiu úlohu v diagnóze, prevencii a liečbe chorôb. Využitie metód molekulovej biológie pre analýzy nukleových kyselín a genomiky  sú neodmysliteľné pri diagnostike monogénových, onkologických a infekčných chorôb a infekčných ťažko kultivovateľných patogénov, ako aj v prenatálnej diagnostike.

V mnohých prípadoch metódy a poznatky molekulovej biológie a genetiky zjednodušili a spresnili genetické diagnostické testovanie, a tým otvorili nové možnosti pre vývoj liečby včítane génovej a bunkovej terapie. Molekulová biológia a genetika tiež podstatne zmenila liečbu rôznych chorôb. Mnohé liečivá ako hormóny, rastové faktory, cytokíny a vakcíny je možné produkovať vo veľkých množstvách vďaka rekombinantným technológiám DNA. Jednou z najvýznamnejších výskumných snáh súčasnosti je snaha o pochopenie genetickej podstaty geneticky heterogénnych ľudských chorôb. Spolu vzaté je využitie metód molekulovej biológie a genomiky pre analýzu nukleových kyselín jedným zo základných spôsobov pre potvrdenie mnohých neistých diagnóz, pre včasnú diagnostiku, stanovenie prognostických a prediktívnych faktorov a hlavne následne pre prevenciu a identifikáciu nových cieľov pre liečbu.

 

Molekulová diagnostika na princípe analýzy zmien v nukleových kyselinách je typickým príkladom prenosu výsledkov základného výskumu do klinickej praxe. Projekt ľudského genómu a následné projekty, ktoré sa naďalej venujú mapovaniu a analýzam ľudských génov, viedli k rozvoju molekulovej diagnostiky založenej na testovaní zmien DNA, ktorá je tiež označovaná ako genetické testovanie (genetic testing). Genetické testovanie v zmysle molekulovo-genetickej diagnostiky (MGD) predstavuje testovanie zmien (variácií) zárodočných sekvencií DNA alebo dedičných somatických genetických zmien, ktoré majú význam pri stanovení diagnózy alebo predstavujú prognostické a prediktívne faktory metódami molekulovej biológie a genomiky. Klinické genetické testovanie označované tiež ako molekulovo-genetická diagnostika je preto súčasťou laboratórnych zdravotníckych výkonov.

 

Pred implementáciou samotnej klinickej MGD je však potrebný translačný a aplikovaný výskum, kde sa identifikujú nové gény a mutácie, relevantné pre patogenézu daného ochorenia, následne sa na súbore pacientov validujú získané výsledky, zisťuje analytická a klinická validita, a tiež klinická utilita a vyvíjajú sa nové diagnostické algoritmy pre dané ochorenia. Analytická validita genetického testu predstavuje schopnosť testu merať správne a spoľahlivo genotyp, ktorý potrebujeme dokázať. V podstate sa teda jedná o správne zvolenie metód molekulovej biológie a genomiky a ich postupností. Klinická validita genetického testu je definovaná ako schopnosť detekovať alebo predpovedať prítomnosť alebo neprítomnosť daného fenotypu, ochorenia, odpovede na liečbu, priebeh ochorenia ako celkové prežívanie alebo prežívanie po liečbe. Klinická utilita potom znamená výpoveď o tom, či je daný test skutočne prínosným pre celkové zlepšenie získaných výsledkov pre dané ochorenie/pacientov. Výstupmi výskumného genetického testovania sú certifikované testovacie sady alebo validované metódy a diagnostické algoritmy pre molekulovo-genetickú diagnostiku, databázy validovaných mutácií a odporúčania alebo odborné usmernenia odborných lekárskych spoločností pre výstupy do klinickej praxe.

 

Donedávna bola genetika v medicíne vnímaná v rámci prenatálnej diagnostiky chromozómových aberácii pomocou cytogenetických postupov a cez okno relatívne zriedkavých monogénových chorôb. Okrem toho boli objavené niektoré charakteristické chromozómálne aberácie, ktoré sa v hematoonkológii stali súčasťou diagnostických kritérií. Súčasný vývoj však revolucionizuje molekulovo-genetické prístupy v rôznych oblastiach medicíny.

 

Molekulárna genetika má na JLF dlhodobú tradíciu. Napriek tomu však nedosahuje úroveň svetového meradla. Naše laboratóriá sa venujú skúmaniu jednotlivých, prípadne malých skupín génov, ich polymorfizmom a mutáciám, pričom v zahraničí sa už  jednoznačne preferuje celogenómový prístup, konkrétne  tzv. sekvenovanie novej generácie (Next Generation Sequencing - NGS). Sekvenátory novej generácie umožňujú skúmať  DNA komplexne a hľadať vzájomné súvislosti v celogenómovom rozsahu, čo predstavuje generačný skok oproti doteraz používaným prístupom. V našom výskume plánujeme využitie celogenómovej sekvenácie MPS (masívnej paralelnej sekvenácie ) v nasledujúcich aspektoch.

 

Špecifickými cieľmi pre danú oblasť : 

  • - zavedenie nových genomických postupov v prenatálnej diagnostike – napr.  neinvazívne vyšetrenie voľnej DNA plodu v krvi matky, čo umožňuje diagnostikovanie  trizómie chromozómov plodu č. 21, 18 a 13.
  • - zavedenie nových genomických postupov v diagnostike onkologických a geneticky heterogénnych chorôb – napr. stanovenie správnej diagnózy v prípadoch zriedkavých vrodených chýb a metabolických porúch, kde zlyhali klasické diagnostické postupy a metódy.

Prostredníctvom druhého špecifického cieľa tak bude oblasť priamo previazaná s onkologickým výskumom.

 

V rámci molekulovej medicíny sa budeme zaoberať aj regeneračnou medicínou. Tkanivové inžinierstvo a riedená tkanivová regenerácia sú odvetvia biomedicíny, spájajúce poznatky z medicíny, biológie, chémie a fyziky, ktorých cieľom je obnoviť alebo nahradiť tkanivá a orgány poškodené rôznymi ochoreniami, úrazmi a vývinovými anomáliami. Metódy tkanivového inžinierstva, ktoré sa využívajú na obnovenie alebo úpravu funkcie tkanív a orgánov, obvykle kombinujú využitie biokompaktibilných materiálov a tkanivových komponentov. Biokompaktibilné materiály majú kľúčovú úlohu, uľahčujú migráciu alebo inváziu buniek počas hojenia rany a tkanivovej regenerácie. Regulované uvoľňovanie rastových faktorov z matrix alebo transplantovaných buniek umožňuje kontrolovanú regeneráciu tkanív.

 

Získané poznatky sa aplikujú pri liečbe defektov mäkkých a tvrdých tkanív v zubnom lekárstve, dentoalveolárnej chirurgii a maxilofaciálnej chirurgii. Riadená tkanivová regenerácia je progresívna chirurgická metóda, ktorá umožňuje obnovenie závesného aparátu zuba, alveolárnej kosti, cementu koreňa zuba a epitelového úponu v oblasti krčka zuba. Tento spôsob chirurgickej liečby parodontitídy spočíva v mechanickej zábrane prístupu epitelových a väzivových buniek do oblasti lézie a v umožnení osídlenia defektu progenitorovými bunkami desmodontami, ktoré sú schopné diferenciácie. Príkladom je aplikácia rezorbovateľných membrán, kostných minerálov a plazmy bohatej na trombocyty, ktorá predstavuje zdroj rasových faktorov. Atrofia alveolárnych výbežkov maxily a mandibuly je ďalšou indikáciou na riadenú kostnú regeneráciu, na ktorú nadväzuje zavedenie enoseálnych dentálnych implantátov.

 

Metódy tkanivového inžinierstva sa aplikujú pri liečbe odontogénnych i neodontogénnych kostných cýst maxily a mandibuly, kedy po chirurgickej liečbe vznikajú veľké kostné defekty. Kmeňové bunky je možné použiť pri liečbe veľkých defektov oro- maxilofaciálnej oblasti, ktoré vznikajú ako dôsledok popálenín, úrazov, tumorov, zápalov a v súčasnosti osteochemonekróz súvisiacich s užívaním bisfosfonátov. Štandardná chirurgická rekonštrukcia spočíva v odoberaní štepov z rôznych anatomicky vzdialených donorských miest, čo súvisí s vysokou morbiditou. Orofaciálne mezenchýmové bunky (orofacial mesenchymal stem cells OMSCs) získané z oblasti ústnej dutiny majú vysokú proliferačnú schopnosť, preto môžu byť zdrojom pre tkanivovú regeneráciu a predstavujú budúcnosť chirurgickej liečby a rekonštrukcie defektov v oro-maxilofaciálnej oblasti.

 

V spolupráci s Klinikou stomatológie a maxilofaciálnej chirurgie JLF UK a UNM sa využívajú metódy tkanivového inžinierstva a riadenej kostnej regenerácie v rámci dentoalveolárnej i maxilofaciálnej chirurgie, čím sa výrazne zlepšia procesy hojenia defektov mäkkých a tvrdých tkanív v oro-maxilofaciálnej oblasti pacientov.

 

Z pohľadu spolupráce lekárskej biológie a dermatovenerológie je v priebehu realizácie model tkanivovej kultúry keratinocytov. Táto tkanivová kultúra sa využíva pri sledovaní regeneračných procesov patologických ložísk v dermatológii (popáleniny, úrazy, nádory, jazva). Veľmi dôležitou otázkou je sledovanie procesu keratinizácie in vitro t.j. tvorba tkanivovej kultúry keratinocytov v patologických podmienkach hlavne psoriatického ochorenia. Taktiež veľmi dôležitou otázkou výskumu bude sledovanie keratinocytov v podmienkach vírusovej infekcie (HPV vírusy).

 


  • Respirológia

V respirologickej oblasti sú kooperované viaceré pracoviská. Ústav farmakológie JLF UK sa už viac ako 40 rokov venuje problematike farmakologického ovplyvnenia obranných reflexov dýchacích ciest. V súčasnosti je vedecká aktivita orientovaná na farmakologické ovplyvnenia obranných reflexov a zápalu v podmienkach alergickej astmy a chronickej obštrukčnej choroby pľúc.

Projekt zameraním nadväzuje na vedecké aktivity riešiteľského kolektívu Ústavu farmakológie JLF UK, ktorý preukázal v  oblasti farmakológie respiračného systému hlavne kašľa a  bronchokonstrikcie množstvo originálnych výsledkov (opísané v časti C1).

 

Špecifickými cieľmi v tejto oblasti:

  • - komplexné riešenie problematiky farmakologického ovplyvnenia obranných reflexov dýchacích ciest (kašľa, bronchokonstrikcie v podmienkach in vitro aj in vivo,  kinetiky cílií respiračného epitelu), stupňa prebiehajúceho zápalu najmodernejšími metodickými postupmi,
  • - aplikácia experimentálnych výsledkov získaných v oblasti farmakologického ovplyvnenia respiračného systému v praxi,
  • - vyšetrenie farmakodynamiky nových potenciálnych liečiv ovplyvňujúcich zápalové respiračné ochorenia (COPD, astma) a ochorení respiračného traktu spojených s poruchou kinetiky ciliárneho aparátu,
  • - sledovanie nežiaducich účinkov liečiv v oblasti respiračného traktu
  • - stanovenie farmakokinetiky sledovaných liečiv a optimalizácia súčasnej terapie respiračných ochorení.

 

Cieľom experimentálnych a klinických štúdií v oblasti farmakológie zápalových ochorení respiračného systému (ako je astma a chronická obštrukčná choroba pľúc) a ochorení spojených s poruchou ciliárneho aparátu je hľadanie nových zdrojov látok schopných kontrolovať zmeny respiračných obranných reflexov a zároveň  patologické, zápalové a deštrukčné procesy. Cieľom projektu tak bude prispieť k obohateniu palety liečiv schopných modulovať obranné reflexy dýchacích ciest - kašeľ, bronchokonstrikcia a mukociliárny klírens. Okrem ovplyvnenia reflexných mechanizmov dýchacích ciest, sledovať protizápalové, antioxidačné účinky látok a ich vplyv na apoptózu buniek respiračného traktu a u sledovaných látok okrem ich farmakodynamických vlastností vyšetriť ich farmakokinetické parametre. Uvedený prístup umožní racionalizáciu terapie respiračných ochorení.

 

Riešenie projektu môže priniesť originálne výsledky o účinku látok, ktoré pôsobia iným mechanizmom ako aktuálne antiastmatiká a liečivá využité v terapii COPD používané v klinickej praxi a zároveň prispeje k racionalizácii súčasnej terapie (optimalizácia dávkovania, zníženie nežiadúcich účinkov atď.).

 

Výsledky riešenia bude možné implementovať v praxi v rámci predklinického skúšania liečiv respiračného systému v štádiu stanovenia farmakodynamických vlastností lieku a sledovania nežiadúcich účinkov látok v oblasti dýchacích ciest. Vybudovanie Laboratória farmakokinetiky a toxikológie umožní posun aktivít pracoviska do fázy 0, alebo I. klinického skúšania liečiva, ktoré je zamerané okrem iného na stanovenie farmakokinetiky liečiva, sledovanie metabolizmu u rizikových skupín pacientov, sledovanie farmakokinetiky liekových foriem a odlišnosti generík. Z hľadiska spin-off efektu bude možné nadviazať spoluprácu s externými a internými spoločnosťami, ktoré by komplexnosť pracoviska využívali pre komerčný účel.

 

Ústav fyziológie JLF UK sa zaoberá problematikou dysfunkcie pľúcneho surfaktantu a z nej vyplývajúceho akútneho poškodenia pľúc.Pracovisko zaviedlo experimentálne modely ochorení, pri ktorých priamo alebo nepriamo dochádza k poškodeniu pľúcneho surfaktantu, zápalu, pľúcnemu edému a respiračnému zlyhávaniu, a to model syndrómu aspirácie mekónia novorodencov a model akútneho poškodenia pľúc opakovanými lavážami pľúc fyziologickým roztokom, ktorý je štandardizovaným modelom ARDS. Zvieratá s modelovým ochorením boli ventilované umelou pľúcnou ventiláciou a dostávali rôzne druhy farmakologickej liečby vrátane podávania exogénneho surfaktantu a protizápalových látok. V priebehu experimentu boli zaznamenávané zmeny pľúcnych funkcií, krvných plynov a niektorých markerov zápalu. Zároveň boli sledované nežiadúce účinky liečby na kardiovaskulárne parametre. Po skončení experimentu bol porovnávaný efekt liečby aj na tvorbu pľúcneho edému, rozsah zápalu a oxidačného poškodenia pľúcneho parenchýmu. Okrem toho sa uskutočňovali „in vitro“ experimenty, ktoré testovali vlastnosti klinicky používaných surfaktantových preparátov.

 

Nakoľko zavedenie nového liečebného postupu do klinickej praxe vyžaduje jeho otestovanie na rôznych druhoch experimentálnych zvierat, považujeme za nevyhnutné rozšírenie portfólia laboratórnych metód (aj prostredníctvom novo vybudovaného Laboratória experimentálnej fyziológie), a to aj na malé laboratórne zvieratá. To umožní testovanie nových spôsobov liečby a uľahčí prenos výsledkov do klinických podmienok. Okrem toho použitie viacerých zvierat v pokuse v rovnakom čase (vďaka multikanálovému ventilátoru) výrazne zefektívni získavanie výsledkov a zvýši kapacitu otestovaných spôsobov liečby. V spolupráci s klinickými pracoviskami, ktorá existuje aj v súčasnosti (najmä s Neonatologickou klinikou JLF UK a UNM), tak pripravíme možnosti pre komplexný výskum a vývoj v predklinických podmienkach.

 

K základným cieľom experimentálnej práce v existujúcich, ako aj v novovybudovaných priestoroch môžeme zaradiť:

  • - výskum pľúcneho surfaktantu smerujúci k vývoju nových preparátov surfaktantu pre klinické použitie;
  • - výskum pľúcnych ochorení s vyznačenou zápalovou zložkou a s tým súvisiacim oxidačným stresom a apoptózou, kde priame hodnotenie týchto dejov umožní presnejšie identifikovať ciele farmakologických intervencií a v konečnom dôsledku zefektívniť liečbu pacientov s respiračnými ochoreniam;
  • - výskum úlohy oxidu dusnatého (NO) v dýchacích cestách za fyziologických a patologických podmienok (vrátane nových možností diagnostiky tohto markera, či možností terapeutickej aplikácie NO resp. látok modulujúcich jeho hladinu v organizme).

 

Pri realizácii aktivít vo všetkých výskumných programoch budeme participovať aj na výchove novej generácie vedcov, schopných pracovať s najnovšími dostupnými technológiami ako aj pracovať v interdisciplinárnom kolektíve so vzájomným zdieľaním informácií a poznatkov s cieľom zlepšenia kvality života pacientov s ochorením typickým pre daný výskumný program. V oblasti výstupov vedecko-výskumnej činnosti očakávame nárast počtu publikácií v karentovaných a impaktovaných časopisoch, zvýšenie počtu vyškolených doktorandov, zvýšenie počtu mladých vedeckých pracovníkov na pozícii postdokov, zlepšenie schopností získavať finančné prostriedky na výskum z grantových schém aj s medzinárodnou účasťou.

 

Ďalším dôležitým prínosom je, že aktívna vedecko-výskumná práca prispeje k vzdelávaniu a vedeckému formovaniu mladých pracovníkov s neobmedzeným výskumným potenciálom, ktorých schopnosti, ochota učiť sa a pracovať na svojom vedeckom raste sú zárukou nadobudnutia kvalifikácie vo vybraných metodikách a  tiež aj v klinických zručnostiach liečebno–preventívnej starostlivosti o pacientov v spolupráci s našimi klinickými partnermi.

 

Medicínsky výskum je zásadný pre zlepšenie ľudského zdravia. Je orientovaný na pochopenie príčiny, priebehu, komplikácií a následkov ochorení vo všetkých vekových kategóriách. Zlepšuje metódy diagnostiky a liečby akútnych i chronických ochorení. Má nepriamy dopad, resp. nepriamo ovplyvňuje sociálno-ekonomickú situáciu krajín. Je dôležitou súčasťou oblastí výskumu v takmer každej krajine sveta. Martinské centrum pre biomedicínu bude zabezpečovať  aplikovaný výskum v oblasti lekárskych vied a biotechnológií, pričom v prvej fáze svojho vzniku využije predovšetkým dostupné výskumné kapacity JLF UK a následne sa zapojí do siete Európskych výskumných centier.

 

Podpora výskumnej infraštruktúry v zmysle podpory výskumu vo vybraných oblastiach výskumu a vývoja (výskumných programoch) v spolupráci so štruktúrami podporujúcimi výskum a vývoj (novo vytvoreným Centrom pre vedu, výskum a vývoj vrátane Centra projektovej podpory,Centra transferu technológií a Inkubátora JLF UK) povedie k vypracovaniu série projektov zabezpečujúcich financovanie a chod Centra. Výstupom budú výsledky a metodické postupy, ktoré bude možné aplikovať do klinickej praxe. Tie potom umožnia skvalitnenie poskytovanej zdravotnej starostlivosti.

 

Jedným z najdôležitejších výstupov a výsledkov výskumných centier je aj to, ako ich vníma verejnosť – odborná verejnosť, laická verejnosť, ale aj potenciálni investori. Medicína má na poli výskumu a vývoja špecifické postavenie a aplikovaný výskum v medicíne resp. v lekárskych vedách či biotechnológiách si zasluhuje nesmiernu pozornosť aj vzhľadom k tomu, že počet civilizačných ochorení prudko narastá a nezriedka sa objavujú už v mladom veku.

 

BioMed Martin pomôže transferu technológií a kontaktu so súkromným sektorom aj prostredníctvom:

  • - kvalitných publikácií  (CC, SCI) zverejnených na svojich stránkach,
  • - účasťou na svetových konferenciách a kongresoch,
  • - lepším využívaním IKT – videokonferencie a telepresens, streaming video prezentácie, rozhovory, virtuálneh prehliadky,  prezentácie pre potenciálnych investorov,
  • - priemyselnými interakciami a výmenami a pod.,
  • - podpory mladých talentovaných vedcov – napr. internými grantovými systémami,
  • - prijímaním a oceňovaním kreatívnych myšlienok a inovácií.

 

Projekt je v celej jeho naplánovanej koncepcii trvalo udržateľný po stránke finančnej, personálnej i inštitucionálnej. V súlade so stratégiou udržateľnosti nesmieme zabúdať na to, že táto investícia je vybudovaná predovšetkým na ľudskom kapitále, a preto musíme aj v budúcnosti investovať predovšetkým do ľudí. Len s dobrým výskumným tímom sa nám podarí dosiahnuť pokrok v zadefinovaných oblastiach výskumu a vývoja, aplikovať výsledky výskumu do klinickej praxe a súčasne ochrániť práva duševného vlastníctva. Len so špičkovým tímom odborníkov v daných oblastiach bude náš výskum konkurencieschopný a ak plánujeme udržateľnosť BioMedu Martin, je nevyhnutné už teraz uvažovať nad určitými podpornými mechanizmami, ktoré budú naďalej stimulovať výskum, vývoj a vedecký rast Martinského centra pre biomedicínu, fakulty i celej univerzity.