Програм рада ИМГГИ за 2023. годину

Министарство науке, технолошког развоја и иновација Републике Србије, 03-47/2023-01/200042, 2023
Руководилац: Др Ивана Страхинић, ИМГГИ
Учесници: сви истраживачи запослени у ИМГГИ

У 2023. истраживања у оквиру ИМГГИ ће бити настављена у области:

1. ХУМАНЕ МОЛЕКУЛАРНЕ ГЕНЕТИКЕ И БИОМЕДИЦИНЕ
2.  БИОТЕХНОЛОГИЈЕ, МОЛЕКУЛАРНЕ МИКРОБИОЛОГИЈЕ И ЕКОЛОГИЈЕ МИКРООРГАНИЗАМА
3. МОЛЕКУЛАРНЕ БИОЛОГИЈЕ БИЉАКА

            Истраживања у области ХУМАНЕ МОЛЕКУЛАРНЕ ГЕНЕТИКЕ И  БИОМЕДИЦИНЕ биће усмерена на изучавање молекуларних маркера значајних за дијагнозу и терапију одабраних ретких и комплексних болести применом најсавременијих метода, попут секвенцирања целог егзома (WES) и секвенцирања целог генома  (WGS) (неурометаболичке болести, плућне болести, гликогенозе, Фабријева болест, транстиретинска амилоидоза). Секвенцирање нове генерације, методе ВИ и машинско учење биће коришћене у фармакогеномским и фармакотранскриптомским студијама у којима ће се пратити одговор на терапију код леукемија и Кронове болести и дизајнирати панели за предиктивно тестирање. На ћелијским модел системима за ретке и комплексне болести ће се анализирати потенцијал иновативних терапеутика. Формираће се биобанке цтДНК и регулаторних РНК из течних биопсија оболелих пацијената. Асоцијативне студије ће идентификовати нове биомаркере. Биће спроведене и популационе фармакогенетичке студије као  и валидационе студије које ће проценити маркере идентификоване у GWAS студији асоцијације геномских маркера и клиничке слике тока КОВИД 19 болести. 

Истраживања у области биће усмерена и на молекуларне механизме како моногенских тако и комплексних неуродегенеративних, неуромишићних, респираторних, кардиоваскуларних и малигних болести. Истраживања ће бити усмерена ка изучавању генске регулације у туморима и функционалној анализи генских промотора и некодирајућих транскрипата који су дерегулисани у туморском у односу на нетуморско ткиво. Проучаваће се улога наведених генетичких елемената у раној карциногенези и утицај на процесе карактеристичне за малигну ћелију као што су пролиферација, инвазија, миграција, апоптоза и епително-мезенхимална транзиција. Испитиваће се потенцијал одабраних генских промотора као биосензора за рак и некодирајућих транскрипата као биомаркера за рану дијагностику малигних болести. Додатно ће се тестирати наведени генетички елементи као потенцијалне мете за РНК терапеутике. 

У области кардиоваскуларних болести биће настављена истраживања на Протромбин Београд мутацији. Биће испитиван значај CYP2C19 гена у контексту фармакогенетике  и у контексту ризика за развој болести. 

Наставиће се истраживање улоге алфа-1 антитрипсина у процесу регенерације, као и улоге у резистенцији на терапију у туморима. Такође, биће настављена истраживања улоге протромбина у патогенези тумора.

У области ћелијске и молекуларне биологије мишића планирано је проучавање механизама регенерације срца и репарације скелетних мишића на моделу зебрице, на развојним стадијумима ларве и адулта, карактеризација молекуларних маркера и тестирање алтернативних терапеутика рабдомиосаркома. Део истраживања биће посвећен и анализи одабраних мишићних протеина као молекуларних маркера квалитета меса. 

Биће проучавана и улога SOX гена у одржавању хомеостазе нервног ткива и улога у индукцији неуралне диференцијације плурипотентних ћелија након стреса индукованих исхемијом и реперфузијом на in vitro моделима.

Ксенографти добијени трансплантацијом хуманих туморских ћелија у зебрице биће коришћени као платформа за испитивање процене раста туморске масе и метастатског ширења, као и за испитивање одговора на потенцијалне антитуморске терапеутике.

Истраживања у области БИОТЕХНОЛОГИЈЕ, МОЛЕКУЛАРНЕ МИКРОБИОЛОГИЈЕ И ЕКОЛОГИЈЕ МИКРООРГАНИЗАМА су заснована на јединственим колекцијама микроорганизама које ИМГГИ поседује. Део ове колекције биће основа за проучавање: антимикробног и антивирусног потенцијала, интеракција домаћина и патогена, социомикробиологије и примену сојева у зеленим молекуларним биотехнологијама. ИМГГИ колекција микроорганизама ће бити и даље обогаћивана сојевима укључујући клиничке и изолате из здравих индивидуа, као и изолате из најразличитијих срединских узорака. Тестирање нових антимикробних агенаса обухватиће изолацију, карактеризацију, клонирање гена, експресију и молекуларне механизме деловања. Биће окарактерисани нови бактериоцини, антимикробни пептиди, липопептиди, утишивачи “Quorum sensing” система и мали биоактивни молекули. Наставиће се изолација бактериофага (активних на нове патогене биљака, животиња и људе) и њихова карактеризација. Радиће се и на модификацији већ окарактерисаних бактериоцина у циљу добијања још активнијих варијанти, а биће конструисани и мутанти у циљу утврђивања степена вирулентности. 

У 2023. години интензивираће се рад на молекуларној карактеризацији пробиотичког потенцијала одабраних БМК и анаеробних бактерија као потенцијалних пробиотика нове генерације, као и истраживања молекуларних механизама деловања нецитотоксичних биоактивних једињења БМК и анаеробних бактерија у различитим моделима болести. Радиће се на утврђивању повезаности састава микробиоте и њених продуката у неуроразвојним, аутоимунским болестима, као и процесу старења и ефикасности имунотерапије. 

Истраживања у социомикробиологији обухватаће интеракције домаћина и патогена, мале молекуле и ензиме који модулишу микробиолошку комуникацију и вируленцију и инхибирају бактеријске, гљивичне и мешовите биофилмове. Изучаваће се имуногени потенцијал компоненти матрикса биофилмова бактерија. In vivo модел систем зебрица користиће се и овде за испитивање токсичности и терапеутског потенцијала одабраних једињења и ензима, а примена биоинформатичких алата за in silico анализу података генерисаних кроз секвенцирање генома и метагенома.

Заједнице микроорганизама специфичних пољопривредних земљишта биће примењене у биоремедијацији. Тестираће се нови функционализовани материјали са антибиофилм активностима. 

Геноми микроорганизама који показују потенцијал у фенотипским тестовима ће бити секвенцирани ради идентификовања нових ензима и биосинтетских путева. Радиће се на развоју и оптимизацији еко-одрживих биопроцеса конверзије различитог отпада у биопластику, наноцелулозу, биопигменте и друге биоактивне молекуле. Биоактивни молекули произведени у ферментационим процесима ће бити детаљно окарактерисани и коришћени као основа за даље структурне оптимизације, које ће побољшати њихове активности. Биоматеријали ће бити формулисани и тестирани за широк спектар апликација.

            У области МОЛЕКУЛАРНЕ БИОЛОГИЈЕ БИЉАКА на модел организмима (биљним и Ustilago mаydis) ће се испитивати механизми одговора на стрес и механизми укључени у одржавање стабилности генома. Испитиваће се улога различитих фактора у оксидативном стресу, суши и хладноћи, преко њихове улоге у стабилизацији биљних мембрана, олигомеризацији и фибрилацији протеина као и метаболизму азота у фотосинтетском и нефотосинтетском ткиву листа. Интегративним „омикс“ приступом изучаваће се и улога малих РНК из ванћелијских везикула корисних бактерија и њима инокулисаних биљака инфицираних патогеном гљивом. Наставиће се испитивања самооплодних линија кукуруза у суши на биохемијском и генетичком нивоу у циљу селекције отпорнијих хибрида.

И у наредној години посебна пажња биће посвећена процени, очувању и одрживом коришћењу генетичких ресурса и биодиверзитета аутохтоних раса домаћих животиња (овце, козе, буша говеда) и значајних биљних култура (винова лоза, хмељ, боб) у циљу утврђивања генетичког статуса, еволутивне историје, очувања и иновативног коришћења.

Очекујемо да ћемо најзначајније резултате у истраживањима остварити захваљујући проширењу капацитета за примену метода секвенцирања нове генерације уз биоинформатичке анализе добијених резултата. Изузетни резултати из области персонализоване медицине, фармакогеномике и моделовања болести сада већ повезују молекуларну биомедицину и клиничку праксу, доприносећи побољшању ефикасности лечења у нашој земљи.