Program rada IMGGI za 2020. godinu
Ministarstvo prosvete, nauke i tehnološkog razvoja Republike Srbije
451-03-68/2020-14/200042
Istraživanja u oblasti HUMANE MOLEKULARNE GENETIKE biće usmerena na izučavanje molekularne osnove i razvoja lekova za retke bolesti kao i proširenje biobanki vezanih za ovu vrstu bolesti. Planirana su istraživanja metaboličkih i monogenskih bolesti i retkih pulmoloških bolesti. Biće izučavani molekularno-genetički markeri značajni za dijagnozu, prognozu i terapiju. Planirano je uspostavljanje model-sistema za izučavanje inovativnih terapija baziranih na malim molekulima, posebno onih koji deluju na gene-modulatore inflamacije i apoptoze.
Veliki skupovi genomskih podataka i njihova analiza metodama bioinformatike, mašinskog učenja i veštačke inteligencije biće osnova za dizajn farmakogenomskih panela i otkrivanje molekularnih targeta koji omogućavaju personalizovano lečenje obolelih od inflamatornih bolesti creva, hematoloških maligniteta, reumatoloških i vaskularnih bolesti. Istraživaće se i terapija matičnim ćelijama i genetički markeri relevantni za tok bolesti COVID-19.
Rasvetljavanje molekularnih mehanizama kompleksnih bolesti će obuhvatiti izučavanje molekularne osnove kardiovaskularnih, respiratornih i malignih bolesti. Proučavanje patofizioloških procesa od interesa će biti realizovano korišćenjem in vitro, eh vivo (uzorci bolesnika) i in vivo (model zebrice) eksperimentalnih pristupa. U fokusu će biti analiza strukture i funkcije odabranih molekula koji učestvuju u procesima hemostaze i inflamacije, kao i u odgovoru na oksidativni stres i terapeutike. Očekivani rezultati podrazumevaju utvrđivanje njihovog značaja kao prognostičkih markera, terapeutskih targeta ili farmakogenetičkih faktora. Biće nastavljena započeta istraživanja u oblasti molekularne patofiziologije tumora. U cilju karakterizacije potencijalnih terapeutskih targeta i dijagnostičkih markera kolorektalnog karcinoma, karcinoma pluća, osteosarkoma, rabdomiosarkoma i glioblastoma ispitivaće se uloga genetičkih elemenata i uticaj epigenetičkih faktora na procese karakteristične za malignu ćeliju. Očekivani rezultati su rasvetljavanje mehanizmama rezistencije tumorskih ćelija na hemioterapeutike.
Uloga SOX gena kao novih biomarkera održavanja homeostaze nervnog tkiva i procesa starenja analiziraće se u tkivu humanog olfaktornog epitela tokom starenja, kao i na in vitro modelu starenja astrocita. Proučavaće se uloga SOX gena u odgovoru matičnih i neuralnih ćelija na stres izazvan ishemijom, kao i u procesima karakterističnim za reaktivirane astrocite nakon povreda. Nastaviće se i sa ispitivanjem uloge SOX gena u regulaciji malignih svojstava karcinomskih ćelija.
Biće nastavljena in vitro analiza antitumorskih i anti-inflamatornih efekata prirodnih i sintetičkih jedinjenja, ekstrakata biljaka, gljiva i bakterija, kao i ugljeničnih jedinjenja. Biće proučavana uloga astrocita u mehanizmima neuroprotekcije, kao i potencijalni neurotoksični efekti supstanci koje se koriste kao dodaci hrani i pićima. Maligni potencijal različitih karcinomskih ćelijskih linija biće ispitivan in vivo ksenotransplatacijom u zebra ribice.
Rezultati gore navedenih istraživanja doprineće razvoju biomedicine u Srbiji ukučujući i razvoj novih terapijskih strategija, dijagnostičkih i prognostičkih testova. Značajna otkrića se očekuju u oblasti personalizovane i digitalne medicine. Takođe očekuju se rezultati na polju otkrivanja prirodnih i sintetičkih jedinjenja sa antitumorskim potencijalom.
Istraživanja u oblasti MOLEKULARNE MIKROBIOLOGIJE, BIOTEHNOLOGIJE I EKOLOGIJE MIKROORGANIZAMA su zasnovana na jedinstvenim kolekcijama mikroorganizama koje IMGGI poseduje, održava i neprekidno obogaćuje. Testiranje novih bakterija kao proizvođača molekula od interesa obuhvatiće izolaciju, karakterizaciju, kloniranje gena, ekspresiju i molekularne mehanizme delovanja. Molekuli od interesa podrazumevaju nove bakteriocine, antimikrobne peptide, lipopeptide, utišivače “Quorum sensing” sistema, kao i karakterizaciju novih tipova antibiotske rezistenicije. Nastaviće se potraga za bakteriofagima koji će se koristiti kao novi tip borbe protiv bakterija višestruko rezistentnih na antibiotike. Očekivani rezultati doprineće boljem razumevanju novih tipova rezistencije i mehanizama njihovog širenja. Novi antimikrobni i antvirulentni molekuli kao i bakteriofagi imaće potencijal da, kroz transfer tehnologije, nađu primenu u preveniji ili lečenju bakterijskih infekcija u poljoprivredi, veterinarskoj i humanoj medicini.
U okvirima primenjene mikrobiologije biće izučavane mikrobiološke zajednice, signalni molekuli, sekundarni metaboliti i enzimi poreklom iz mikroorganizama. Rezultati će naći primenu u razvoju novih terapeutika, inovativnih pristupa u tretmanu infekcija, funkcionalizovanih (bio)materijala, kao i novih metoda i procesa za bioremedijaciju zemljišta i voda.
Istraživanja će i dalje biti fokusirana i na izučavanje uloge mikrobiote u nastanku i prognozi različitih autoimunskih i neurorazvojnih bolesti. Analiziraće se sastav i diverzitet mikrobiote, okarakterisaće se bakterije i bakterijski molekuli kao markeri za patogenezu bolesti. Izučavaće se i molekularni mehanizami probiotičkog potencijala bakterija u specifičnim bolestima i stanjima (dijabetes, multipla skleroza). Dobijeni rezultati treba da otkriju ulogu bakterija u zdravlju kao i u razvoju i prevenciji bolesti.
U okvirima industrijske biotehnologije radiće se na sintezi biomolekula i biomaterijala primenjivih u biomedicini, biokatalizatora zasnovanih na mikrobiološkim enzimima sa primenom u zaštiti životne sredine i šire. Razvijaće se procesi konverzije različitog otpadnog materijala u materijale sa većom vrednošću (biohemikalije, lekovi, biopolimeri - biokompatibilna i biorazgradiva plastika) i biogoriva nove generacije.
In vivo model sistemi zebrica i C. elegance omogućiće ispitivanje toksičnosti i terapeutskog potencijala odabranih jedinjenja, naročito u oblasti starenja, a primena bioinformatičkih alata in silico analizu podataka generisanih kroz sekvenciranja genoma i metagenoma.
Kao rezultat istraživanja u okviru industrijske biotehnologije ponudiće se modeli održivih i ekološki prihvatljivih rešenja.
Istraživanja u oblasti MOLEKULARNE BIOLOGIJE BILjAKA obuhvatiće utvrđivanje mehanizama odgovora biljaka na različite faktore abiotičkog stresa, kako na kukuruzu, kombinovanom analizom (fenotipizacija, analiza transkriptoma, bioinformatika) tako i na CRISPR/Cas9 mutantima arabidopsisa generisanih u IMGGI.
Novina u istraživanjima na biljkama biće ispitivanje mogućnosti LEA proteina, (ima protektivnu ulogu tokom isušivanja i regeneracije biljke Ramonda serbica), u sprečavanju agregacije α-sinukleina, koje se smatra jednim od početnih koraka razvoja neurodegenerativnih oboljenja.
Započeto istraživanje interakcija između biljaka i korisnih bakterija biće fokusirano na izučavanje uloge vanćelijskih vezikula i malih RNK u ovom mutualističkom odnosu.
Mehanizmi zaštite integriteta genoma biljnog patogena Ustilago maydis izučavaće se kroz identifikaciju i detaljnu karakterizaciju novih faktora uključenih u modulaciju/regulaciju rekombinacione popravke DNK. Takođe, biće ispitivana i uloga ćelijskih faktora uključenih u recikliranje oštećenih biomolekula u procesu patogeneze, kao i u odgovor ćelije na različite tipove stresova (starvacija, desikacija, hipoksija) i stabilnost genoma.
Nastaviće se sekvenciranje i molekularno genetičke analize različitih biljnih taksona sa ciljem njihove definicije sa populaciono genetičkog, filogenetskog i filogeografskog aspekta. Rezultati istraživanja različitih taksona na molekularnom nivou, će poslužiti za formulisanje preporuka, programa i strategija za očuvanje biodiverziteta, genetičkih resursa i zaštitu životne sredine, kao i unapređenje poljoprivrede i šumarstva.