Program rada IMGGI za 2023. godinu

Ministarstvo nauke, tehnološkog razvoja i inovacija Republike Srbije, 03-47/2023-01/200042, 2023
Rukovodilac: Dr Ivana Strahinić, IMGGI
Učesnici: svi istraživači zaposleni u IMGGI

U 2023. istraživanja u okviru IMGGI će biti nastavljena u oblasti:

1. HUMANE MOLEKULARNE GENETIKE I BIOMEDICINE
2. BIOTEHNOLOGIJE, MOLEKULARNE MIKROBIOLOGIJE I EKOLOGIJE MIKROORGANIZAMA
3. MOLEKULARNE BIOLOGIJE BILJAKA

            Istraživanja u oblasti HUMANE MOLEKULARNE GENETIKE I  BIOMEDICINE biće usmerena na izučavanje molekularnih markera značajnih za dijagnozu i terapiju odabranih retkih i kompleksnih bolesti primenom najsavremenijih metoda, poput sekvenciranja celog egzoma (WES) i sekvenciranja celog genoma  (WGS) (neurometaboličke bolesti, plućne bolesti, glikogenoze, Fabrijeva bolest, transtiretinska amiloidoza). Sekvenciranje nove generacije, metode VI i mašinsko učenje biće korišćene u farmakogenomskim i farmakotranskriptomskim studijama u kojima će se pratiti odgovor na terapiju kod leukemija i Kronove bolesti i dizajnirati paneli za prediktivno testiranje. Na ćelijskim model sistemima za retke i kompleksne bolesti će se analizirati potencijal inovativnih terapeutika. Formiraće se biobanke ctDNK i regulatornih RNK iz tečnih biopsija obolelih pacijenata. Asocijativne studije će identifikovati nove biomarkere. Biće sprovedene i populacione farmakogenetičke studije kao  i validacione studije koje će proceniti markere identifikovane u GWAS studiji asocijacije genomskih markera i kliničke slike toka KOVID 19 bolesti. 

Istraživanja u oblasti biće usmerena i na molekularne mehanizme kako monogenskih tako i kompleksnih neurodegenerativnih, neuromišićnih, respiratornih, kardiovaskularnih i malignih bolesti. Istraživanja će biti usmerena ka izučavanju genske regulacije u tumorima i funkcionalnoj analizi genskih promotora i nekodirajućih transkripata koji su deregulisani u tumorskom u odnosu na netumorsko tkivo. Proučavaće se uloga navedenih genetičkih elemenata u ranoj karcinogenezi i uticaj na procese karakteristične za malignu ćeliju kao što su proliferacija, invazija, migracija, apoptoza i epitelno-mezenhimalna tranzicija. Ispitivaće se potencijal odabranih genskih promotora kao biosenzora za rak i nekodirajućih transkripata kao biomarkera za ranu dijagnostiku malignih bolesti. Dodatno će se testirati navedeni genetički elementi kao potencijalne mete za RNK terapeutike. 

U oblasti kardiovaskularnih bolesti biće nastavljena istraživanja na Protrombin Beograd mutaciji. Biće ispitivan značaj CYP2C19 gena u kontekstu farmakogenetike  i u kontekstu rizika za razvoj bolesti. 

Nastaviće se istraživanje uloge alfa-1 antitripsina u procesu regeneracije, kao i uloge u rezistenciji na terapiju u tumorima. Takođe, biće nastavljena istraživanja uloge protrombina u patogenezi tumora.

U oblasti ćelijske i molekularne biologije mišića planirano je proučavanje mehanizama regeneracije srca i reparacije skeletnih mišića na modelu zebrice, na razvojnim stadijumima larve i adulta, karakterizacija molekularnih markera i testiranje alternativnih terapeutika rabdomiosarkoma. Deo istraživanja biće posvećen i analizi odabranih mišićnih proteina kao molekularnih markera kvaliteta mesa. 

Biće proučavana i uloga SOX gena u održavanju homeostaze nervnog tkiva i uloga u indukciji neuralne diferencijacije pluripotentnih ćelija nakon stresa indukovanih ishemijom i reperfuzijom na in vitro modelima.

Ksenografti dobijeni transplantacijom humanih tumorskih ćelija u zebrice biće korišćeni kao platforma za ispitivanje procene rasta tumorske mase i metastatskog širenja, kao i za ispitivanje odgovora na potencijalne antitumorske terapeutike.

Istraživanja u oblasti BIOTEHNOLOGIJE, MOLEKULARNE MIKROBIOLOGIJE I EKOLOGIJE MIKROORGANIZAMA su zasnovana na jedinstvenim kolekcijama mikroorganizama koje IMGGI poseduje. Deo ove kolekcije biće osnova za proučavanje: antimikrobnog i antivirusnog potencijala, interakcija domaćina i patogena, sociomikrobiologije i primenu sojeva u zelenim molekularnim biotehnologijama. IMGGI kolekcija mikroorganizama će biti i dalje obogaćivana sojevima uključujući kliničke i izolate iz zdravih individua, kao i izolate iz najrazličitijih sredinskih uzoraka. Testiranje novih antimikrobnih agenasa obuhvatiće izolaciju, karakterizaciju, kloniranje gena, ekspresiju i molekularne mehanizme delovanja. Biće okarakterisani novi bakteriocini, antimikrobni peptidi, lipopeptidi, utišivači “Quorum sensing” sistema i mali bioaktivni molekuli. Nastaviće se izolacija bakteriofaga (aktivnih na nove patogene biljaka, životinja i ljude) i njihova karakterizacija. Radiće se i na modifikaciji već okarakterisanih bakteriocina u cilju dobijanja još aktivnijih varijanti, a biće konstruisani i mutanti u cilju utvrđivanja stepena virulentnosti. 

U 2023. godini intenziviraće se rad na molekularnoj karakterizaciji probiotičkog potencijala odabranih BMK i anaerobnih bakterija kao potencijalnih probiotika nove generacije, kao i istraživanja molekularnih mehanizama delovanja necitotoksičnih bioaktivnih jedinjenja BMK i anaerobnih bakterija u različitim modelima bolesti. Radiće se na utvrđivanju povezanosti sastava mikrobiote i njenih produkata u neurorazvojnim, autoimunskim bolestima, kao i procesu starenja i efikasnosti imunoterapije.  

Istraživanja u sociomikrobiologiji obuhvataće interakcije domaćina i patogena, male molekule i enzime koji modulišu mikrobiološku komunikaciju i virulenciju i inhibiraju bakterijske, gljivične i mešovite biofilmove. Izučavaće se imunogeni potencijal komponenti matriksa biofilmova bakterija. In vivo model sistem zebrica koristiće se i ovde za ispitivanje toksičnosti i terapeutskog potencijala odabranih jedinjenja i enzima, a primena bioinformatičkih alata za in silico analizu podataka generisanih kroz sekvenciranje genoma i metagenoma.

Zajednice mikroorganizama specifičnih poljoprivrednih zemljišta biće primenjene u bioremedijaciji. Testiraće se novi funkcionalizovani materijali sa antibiofilm aktivnostima. 

Genomi mikroorganizama koji pokazuju potencijal u fenotipskim testovima će biti sekvencirani radi identifikovanja novih enzima i biosintetskih puteva. Radiće se na razvoju i optimizaciji eko-održivih bioprocesa konverzije različitog otpada u bioplastiku, nanocelulozu, biopigmente i druge bioaktivne molekule. Bioaktivni molekuli proizvedeni u fermentacionim procesima će biti detaljno okarakterisani i korišćeni kao osnova za dalje strukturne optimizacije, koje će poboljšati njihove aktivnosti. Biomaterijali će biti formulisani i testirani za širok spektar aplikacija.

            U oblasti MOLEKULARNE BIOLOGIJE BILJAKA na model organizmima (biljnim i Ustilago maydis) će se ispitivati mehanizmi odgovora na stres i mehanizmi uključeni u održavanje stabilnosti genoma. Ispitivaće se uloga različitih faktora u oksidativnom stresu, suši i hladnoći, preko njihove uloge u stabilizaciji biljnih membrana, oligomerizaciji i fibrilaciji proteina kao i metabolizmu azota u fotosintetskom i nefotosintetskom tkivu lista. Integrativnim „omiks“ pristupom izučavaće se i uloga malih RNK iz vanćelijskih vezikula korisnih bakterija i njima inokulisanih biljaka inficiranih patogenom gljivom. Nastaviće se ispitivanja samooplodnih linija kukuruza u suši na biohemijskom i genetičkom nivou u cilju selekcije otpornijih hibrida.

I u narednoj godini posebna pažnja biće posvećena proceni, očuvanju i održivom korišćenju genetičkih resursa i biodiverziteta autohtonih rasa domaćih životinja (ovce, koze, buša goveda) i značajnih biljnih kultura (vinova loza, hmelj, bob) u cilju utvrđivanja genetičkog statusa, evolutivne istorije, očuvanja i inovativnog korišćenja.

Očekujemo da ćemo najznačajnije rezultate u istraživanjima ostvariti zahvaljujući proširenju kapaciteta za primenu metoda sekvenciranja nove generacije uz bioinformatičke analize dobijenih rezultata. Izuzetni rezultati iz oblasti personalizovane medicine, farmakogenomike i modelovanja bolesti sada već povezuju molekularnu biomedicinu i kliničku praksu, doprinoseći poboljšanju efikasnosti lečenja u našoj zemlji.