Програм рада ИМГГИ за 2020. годину

Министарство просвете, науке и технолошког развоја Републике Србије
451-03-68/2020-14/200042

Истраживања у области ХУМАНЕ МОЛЕКУЛАРНЕ ГЕНЕТИКЕ биће усмерена на изучавање молекуларне основе и развоја лекова за ретке болести као и проширење биобанки везаних за ову врсту болести. Планирана су истраживања метаболичких и моногенских болести и ретких пулмолошких болести. Биће изучавани молекуларно-генетички маркери значајни за дијагнозу, прогнозу и терапију. Планирано је успостављање модел-система за изучавање иновативних терапија базираних на малим молекулима, посебно оних који делују на гене-модулаторе инфламације и апоптозе.

Велики скупови геномских података и њихова анализа методама биоинформатике, машинског учења и вештачке интелигенције биће основа за дизајн фармакогеномских панела и откривање молекуларних таргета који омогућавају персонализовано лечење оболелих од инфламаторних болести црева, хематолошких малигнитета, реуматолошких и васкуларних болести. Истраживаће се и терапија матичним ћелијама и генетички маркери релевантни за ток болести COVID-19.

Расветљавање молекуларних механизама комплексних болести ће обухватити изучавање молекуларне основе кардиоваскуларних, респираторних и малигних болести. Проучавање патофизиолошких процеса од интереса ће бити реализовано коришћењем in vitro, ех vivo (узорци болесника) и in vivo (модел зебрице) експерименталних приступа. У фокусу ће бити анализа структуре и функције одабраних молекула који учествују у процесима хемостазе и инфламације, као и у одговору на оксидативни стрес и терапеутике.  Очекивани резултати подразумевају утврђивање њиховог значаја као прогностичких маркера, терапеутских таргета или фармакогенетичких фактора. Биће настављена започета истраживања у области молекуларне патофизиологије тумора. У циљу карактеризације потенцијалних терапеутских таргета и дијагностичких маркера колоректалног карцинома, карцинома плућа, остеосаркома, рабдомиосаркома и глиобластома испитиваће се улога генетичких елемената и утицај епигенетичких фактора на процесе карактеристичне за малигну ћелију. Очекивани резултати су расветљавање механизмама резистенције туморских ћелија на хемиотерапеутике.

Улога SOX гена као нових биомаркера одржавања хомеостазе нервног ткива и процеса старења анализираће се у ткиву хуманог олфакторног епитела током старења, као и на in vitro моделу старења астроцита. Проучаваће се улога SОX гена у одговору матичних и неуралних ћелија на стрес изазван исхемијом, као и у процесима карактеристичним за реактивиране астроците након повреда. Наставиће се и са испитивањем улоге SOX гена у регулацији малигних својстава карциномских ћелија.

Биће настављена in vitro анализа антитуморских и анти-инфламаторних ефеката природних и синтетичких једињења, екстраката биљака, гљива и бактерија, као и угљеничних једињења. Биће проучавана улога астроцита у механизмима неуропротекције, као и потенцијални неуротоксични ефекти супстанци које се користе као додаци храни и пићима. Малигни потенцијал различитих карциномских ћелијских линија биће испитиван in vivo ксенотрансплатацијом у зебра рибице.

Резултати горе наведених истраживања допринеће развоју биомедицине у Србији укучујући и развој нових терапијских стратегија, дијагностичких и прогностичких тестова. Значајна открића се очекују у области персонализоване и дигиталне медицине. Такође очекују се резултати на пољу откривања природних и синтетичких једињења са антитуморским потенцијалом.

Истраживања у области МОЛЕКУЛАРНЕ МИКРОБИОЛОГИЈЕ, БИОТЕХНОЛОГИЈЕ И ЕКОЛОГИЈЕ МИКРООРГАНИЗАМА су заснована на јединственим колекцијама микроорганизама које ИМГГИ поседује, одржава и непрекидно обогаћује. Тестирање нових бактерија као произвођача молекула од интереса обухватиће изолацију, карактеризацију, клонирање гена, експресију и молекуларне механизме деловања. Молекули од интереса подразумевају нове бактериоцине, антимикробне пептиде, липопептиде, утишиваче “Quorum sensing” система, као и карактеризацију нових типова антибиотске резистениције. Наставиће се потрага за бактериофагима који ће се користити као нови тип борбе против бактерија вишеструко резистентних на антибиотике. Очекивани резултати допринеће бољем разумевању нових типова резистенције и механизама њиховог ширења. Нови антимикробни и антвирулентни молекули као и бактериофаги имаће потенцијал да, кроз трансфер технологије, нађу примену у превенији или лечењу бактеријских инфекција у пољопривреди, ветеринарској и хуманој медицини.

У оквирима примењене микробиологије биће изучаване микробиолошке заједнице, сигнални молекули, секундарни метаболити и ензими пореклом из микроорганизама. Резултати ће наћи примену у развоју нових терапеутика, иновативних приступа у третману инфекција, функционализованих (био)материјала, као и нових метода и процеса за биоремедијацију земљишта и вода.

Истраживања ће и даље бити фокусирана и на изучавање улоге микробиоте у настанку и прогнози различитих аутоимунских и неуроразвојних болести. Анализираће се састав и диверзитет микробиоте, окарактерисаће се бактерије и бактеријски молекули као маркери за патогенезу болести. Изучаваће се и молекуларни механизами пробиотичког потенцијала бактерија у специфичним болестима и стањима (дијабетес, мултипла склероза). Добијени резултати треба да открију улогу бактерија у здрављу као и у развоју и превенцији болести.

У оквирима индустријске биотехнологије радиће се на синтези биомолекула и биоматеријала примењивих у биомедицини, биокатализатора заснованих на микробиолошким ензимима са применом у заштити животне средине и шире. Развијаће се процеси конверзије различитог отпадног материјала у материјале са већом вредношћу (биохемикалије, лекови, биополимери - биокомпатибилна и биоразградива пластика) и биогорива нове генерације.

In vivo модел системи зебрица и C. elegance омогућиће испитивање токсичности и терапеутског потенцијала одабраних једињења, нарочито у области старења, а примена биоинформатичких алата in silico анализу података генерисаних кроз секвенцирања генома и метагенома.

Као резултат истраживања у оквиру индустријске биотехнологије понудиће се модели одрживих и еколошки прихватљивих решења.

Истраживања у области МОЛЕКУЛАРНЕ БИОЛОГИЈЕ БИЉАКА обухватиће утврђивање механизама одговора биљака на различите факторе абиотичког стреса, како на кукурузу, комбинованом анализом (фенотипизација, анализа транскриптома, биоинформатика) тако и на CRISPR/Cas9 мутантима арабидопсиса генерисаних у ИМГГИ.

Новина у истраживањима на биљкама биће испитивање могућности ЛЕА протеина,  (има протективну улогу током исушивања и регенерације биљке Ramonda serbica), у спречавању агрегације α-синуклеина, које се сматра једним од почетних корака развоја неуродегенеративних обољења.

Започето истраживањe интеракција између биљака и корисних бактерија биће фокусиранo на изучавање улоге ванћелијских везикула и малих РНК у овом мутуалистичком односу.

Механизми заштите интегритета генома биљног патогена Ustilago maydis изучаваће се кроз идентификацију и детаљну карактеризацију нових фактора укључених у модулацију/регулацију рекомбинационе поправке ДНК. Такође, биће испитивана и улога ћелијских фактора укључених у рециклирање оштећених биомолекула у процесу патогенезе, као и у одговор ћелије на различите типове стресова (старвација, десикација, хипоксија) и стабилност генома.

Наставиће се секвенцирање и молекуларно генетичке анализе различитих биљних таксона са циљем њихове дефиниције са популационо генетичког, филогенетског и филогеографског аспекта. Резултати истраживања различитих таксона на молекуларном нивоу, ће послужити за формулисање препорука, програма и стратегија за очување биодиверзитета, генетичких ресурса и заштиту животне средине, као и унапређење пољопривреде и шумарства.