Nr projektu: SKN/SP/568583/2023
Opiekun Studenckiego Koła Naukowego Biologii Medycznej: prof. dr hab. Aleksandra Szczepankiewicz
Tytuł: Profil ekspresji miRNA jako czynnik prognostyczny rozwoju depresji wywołanej przewlekłym stresem oraz ocena efektu wyciszenia miRNA na potencjał terapeutyczny litu.
Streszczenie:
Ciężkie zaburzenia depresyjne (ang. Major Depressive Disorder, MDD) należą do najczęstszych chorób na świecie. Szacuje się, że dotykają one 5% populacji osób dorosłych, a w ostatnich latach obserwuje się istotny wzrost zachorowalności na depresję. Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO, ang. World Health Organisation), w czasie pandemii SARS-Cov-2 wzrost ten oszacowano na około 25%. Powiązany został on m.in. z przewlekłym stresem, który może prowadzić do nadmiernej aktywacji osi podwzgórze-przysadka-nadnercza, nazywanej osią stresu, ponieważ jej regulacja wiąże się ze stężeniem hormonów stresu, glikokortykoidów we krwi, oraz z aktywnością i biodostępnością receptora glikokortykoidowego w mózgu. Znaczącym problemem klinicznym jest depresja lekooporna, dotycząca nawet 30% pacjentów, których leczenie wymaga zwykle dodatkowych leków, np. stabilizatorów nastroju, takich jak węglan litu. W odpowiedzi na terapię depresji postuluje się udział małych niekodujących cząsteczek RNA – mikroRNA (miRNA). Celem niniejszego projektu jest ocena profilu ekspresji miRNA w modelu zwierzęcym zaburzeń depresyjnych w wybranych regionach mózgu związanych z osią stresu oraz ocena wpływu litu na zmiany w ekspresji miRNA. Określenie roli wybranych miRNA w patogenezie zaburzeń depresyjnych oraz wpływu modyfikacji ich ekspresji w modelu in vitro na komórki hipokampa może być punktem wyjścia do opracowania skutecznej terapii celowanej tej choroby.
Nr projektu: 2022/47/B/NZ6/00482
Kierownik: prof. UM dr hab. Aleksandra Szczawińska-Popłonyk
Tytuł: GENETYCZNE I EPIGENETYCZNE PODSTAWY ZABURZEŃ WYTWARZANIA PRZECIWCIAŁ U DZIECI– W POSZUKIWANIU PATOFIZJOLOGICZNEGO MODELU POSPOLITEGO ZMIENNEGO NIEDOBORU ODPORNOŚCI
Streszczenie:
Pospolity zmienny niedobór odporności (CVID) jest najczętszym objawowym pierwotnym niedoborem wytwarzania przeciwciał, heterogennym pod względem klinicznym, immunologicznym i genetycznym. Stopień zaburzeń immunologicznych i przebieg kliniczny CVID u dzieci jest zróżnicowany i poza zwiększoną predyspozycją do zakażeń, CVID cechuje się zaburzeniami homeostazy immunologicznej i stąd do obrazu klinicznego CVID należą także procesy autoimmunizacyjne, alergiczne, autozapalne i limfoproliferacyjne.
Niedobór wytwarzania przeciwciał w CVID jest wspólnym mianownikiem dla licznych odmiennych postaci klinicznych i odzwierciedla złożoność relacji genotyp – fenotyp immunologiczny. Badania genetyczne u dzieci z CVID przyczynią się do lepszego zrozumienia immunopatogenezy tego schorzenia, określą znaczenie monogenowego podłoża w CVID u dzieci i umożliwią zdefiniowanie korelacji pomiędzy genotypem a fenotypem immunologicznym i klinicznym. Podkreślenia wymaga także wartość prognostyczna badań genetycznych u dzieci z CVID i ich znaczenie w wykluczeniu wpływu wczesnodziecięcej niedojrzałości odpowiedzi immunologicznej. Identyfikacja monogenowego podłoża CVID u dzieci miałaby szczególnie cenne znaczenie rokownicze i ułatwiające decyzje terapeutyczne, a w perspektywie długofalowej – także opracowanie innowacyjnych, zindywidualizowanych metod leczenia w oparciu o osiągnięcia medycyny precyzyjnej i terapię genową.
Nr projektu: 2020/39/O/NZ5/01804
Kierownik: prof. dr hab. Aleksandra Szczepankiewicz
Tytuł: Analiza funkcjonalna miRNA na modelu zwierzęcym ex vivo zapalenia alergicznego dróg oddechowych
Streszczenie:
Alergiczny stan zapalny dróg oddechowych jest cechą charakterystyczną astmy alergicznej, najczęstszej przewlekłej choroby układu oddechowego u dzieci. Alergiczny stan zapalny w drogach oddechowych w astmie wiąże się ze zwężeniem oskrzeli i utrudnionym przepływem powietrza przez drogi oddechowe oraz przebudową ściany oskrzeli. Prowadzi to do nasilenia objawów choroby i gorszej odpowiedzi na leczenie u chorych na astmę. Szczególnie u dzieci, wczesne zapobieganie nie tylko poprawiłoby nasilenie objawów i stan kliniczny pacjenta, ale również pozwoliłoby zahamować nieodwracalne zmiany w układzie oddechowym. W badaniach funkcjonalnych w ostatnich latach dużą popularność zyskały modele ex vivo, w tym również fragmenty (skrawki) płuc (tzw. PCLS), ponieważ zachowują trójwarstwową strukturę płuc oraz otaczające tkanki i mikrośrodowisko, czego brakuje w badaniach na hodowlach komórkowych. Pozwala to na badanie wpływu np. podawanych leków w celu ich skuteczności lub toksyczności. Model ex vivo wykorzystano do tej pory w badaniach dotyczących patogenezy zwłóknienia płuc oraz w opracowaniu nowych terapii w nadciśnieniu płucnym. Do tej pory nie prowadzono badań dotyczących alergicznego stanu zapalnego dróg oddechowych ani wpływu modyfikacji cząsteczek mikroRNA na odpowiedź zapalną płuc, a wcześniejsze badania wykazały możliwość zastosowania skrawków płuc do badania mechanizmów alergicznej odpowiedzi zapalnej. Celem projektu jest zbadanie, czy modyfikacja ekspresji wybranych mikroRNA w stanie zapalenia alergicznego dróg oddechowych uczulonych szczurów może modyfikować reakcję zapalną na modelu ex vivo tkanki płuc szczura oraz człowieka oraz zidentyfikować potencjalne geny docelowe podlegające regulacji przez analizowane miRNA.
Nr projektu: 2020/37/N/NZ5/00835
Kierownik: mgr Zuzanna Stachowiak
Tytuł: Ocena profilu ekspresji eksosomalnych circRNA u dzieci chorych na mukowiscydozę
Streszczenie:
Nasz zespół postanowił przeanalizować profil ekspresji circRNA, czyli długich RNA o zamkniętej, kolistej strukturze. Te cząsteczki obecne są we wszystkich komórkach eukariotycznych, a dzięki swojej charakterystycznej budowie wyróżniają się większą odpornością na działanie egzonukleaz, co potencjalnieczyni z nich dobrych kandydatów do pełnienia roli biomarkerów. Główną cechą funkcjonalną, z której znanesą circRNA jest zdolność do komplementarnego wiązania miRNA i hamowania ich aktywności (tzw. „gąbkimiRNA”), alternatywnie circRNA mogą działać jako rezerwuary miRNA chroniąc je przed degradującym działaniem specyficznych białek. Do tej pory nie zostały zidentyfikowane circRNA powiązane z mukowiscydozą, dlatego postanowiliśmy zbadać ekspresję tychże cząsteczek w próbkach surowicy pochodzących od pacjentów oraz zestawić je z profilem ekspresji u osób zdrowych. Do naszego badania zrekrutowaliśmy pacjentów pediatrycznych leczonych w Klinice Pneumonologii, Alergologii Dziecięcej i Immunologii Klinicznej w Poznaniu. Wszelkie badania jak i materiał były pobierane w miarę możliwości zarówno w fazie zaostrzenia jak i remisji choroby.
Spodziewamy się, że w ramach naszego projektu zostaną zidentyfikowane circRNA ulegające specyficznej ekspresji w mukowiscydozie. Dzięki temu możliwa będzie w przyszłości dokładna analiza funkcjonalna tychże cząsteczek, a zatem ocena ich rzeczywistego wpływu na przebieg choroby. Ponadto, liczymy, że wykryjemy circRNA, które poprzez oddziaływania na miRNA, mogą przyczyniać się do występowania zaostrzeń u pacjentów z mukowiscydozą. Stanowiłoby to wstęp do opracowywania potencjalnych metod terapeutycznych mogących spowolnić progresję choroby i przyczynić się w przyszłości do poprawy jakości życia i zwiększenia przeżywalności chorych.
Nr projektu: 2019/35/B/NZ5/02906
Kierownik: prof. dr hab. Aleksandra Szczepankiewicz
Tytuł: Wpływ diety wysokotłuszczowej i wysokowęglowodanowej na profil molekularny stanu zapalnego na modelu zwierzęcym otyłości w astmie
Streszczenie:
Otyłość jest głównym czynnikiem ryzyka astmy, jednakże przyczyny wywołanego otyłością stanu zapalnego i rozwoju astmy nie są znane. Otyłość prowadzi do obwodowego stanu zapalnego o niskim nasileniu, który wpływa na inne narządy i tkanki. Nadmiar tkanki tłuszczowej wiąże się z cięższym przebiegiem astmy, częstszymi zaostrzeniami i gorszą odpowiedzią na leki przeciwzapalne. Badania wykazały, że nadmiar tkanki tłuszczowej zwiększa produkcję adipokin prozapalnych, które mogą
nasilać zapalenie w drogach oddechowych. Jednak ponieważ nie wszyscy pacjenci z otyłością chorują na astmę, w projekcie założono, że istnieje inny mechanizm łączący stan zapalny tkanki tłuszczowej ze stanem zapalnym w płucach. Jedną z możliwości komunikacji między odległymi tkankami są pęcherzyki zewnątrzkomórkowe (eksosomy) wydzielane przez prawie wszystkie typy komórek pod wpływem bodźców zapalnych lub stresu. Wcześniejsze badania wykazały, że tkanka tłuszczowa wytwarza 80% cząsteczek regulatorowych (miRNA) pochodzenia eksosomalnego, wydaje się zatem istotna w regulacji stanu zapalnego organizmu. Hipoteza badawcza zakłada, że zmiany w stanie zapalnym astmy pod wpływem tzw. diety zachodniej (duża zawartość tłuszczu i węglowodanów) są wywołane poprzez krążące cząsteczki miRNA, które komunikują tkankę tłuszczową z drogami oddechowymi za pomocą eksosomów. Poza szeroko przebadaną rolą adipokin w regulacji stanu zapalnego, przyczyna zmiany fenotypu zapalnego w astmie u otyłych osób nie została poznana.
Nr projektu: 2016/22/E/NZ5/00383
Kierownik: prof. dr hab. Aleksandra Szczepankiewicz
Tytuł: Poszukiwanie markerów miRNA związanych z zaostrzeniem choroby oskrzelowo-płucnej u dzieci chorych na mukowiscydozę
Streszczenie:
Mukowiscydoza jest najczęściej występującą przewlekłą chorobą śmiertelną uwarunkowaną genetycznie. Szacowana mediana długości życia wynosi aktualnie 37 lat, a przyczyną zgonu w zdecydowanej większości przypadków jest niewydolność oddechowa. Choroba przebiega z okresowymi zaostrzeniami, których wystąpienie związane jest pogorszeniem jakości życia oraz skróceniem 5-letniego czasu przeżycia pacjenta. Wyniki dotychczasowych badań wykazały, że w 25% przypadków zaostrzenia prowadzą do nieodwracalnych zmian w płucach pomimo antybiotykoterapii. Wskazuje to, że stosowane obecnie strategie oparte na parametrach klinicznych są niewystarczające do diagnozy i predykcji zaostrzeń choroby oskrzelowo-płucnej. Pomimo ogromnego postępu, jaki dokonał się w ostatnich latach w zakresie zrozumienia patomechanizmu zaostrzeń choroby oskrzelowo-płucnej oraz czynników molekularnych modyfikujących przebieg choroby, nadal brak jest swoistych biomarkerów pozwalających przewidzieć wystąpienie zaostrzeń. Dotychczasowe badania poszukiwania markerów molekularnych w zaostrzeniach choroby oskrzelowo-płucnej w mukowiscydozie dotyczyły głównie krwi obwodowej oraz populacji dorosłych pacjentów z CF, brak natomiast badań w populacji pediatrycznej, które są istotne z uwagi na możliwość wczesnego wdrożenia terapii i opóźnienia nieodwracalnych zmian w układzie oddechowym, zwiększając tym samym szanse na przeżycie. Hipoteza badawcza projektu zakłada, że kluczowymi regulatorami nieprawidłowej odpowiedzi zapalnej w zaostrzeniach choroby oskrzelowo-płucnej są cząsteczki mikroRNA, a profil ich ekspresji zarówno miejscowo w drogach oddechowych jak i obwodowo we krwi może odzwierciedlać nasilenie stanu zapalnego w drogach oddechowych i w połączeniu z danymi klinicznymi pozwoli na opracowanie panelu predykcyjnego zaostrzenia choroby i wczesną identyfikację pacjentów, którzy mogliby odnieść korzyść z leczenia.
Nr projektu: 2017/25/N/NZ3/00332
Kierownik: dr Beata Narożna
Tytuł: Identyfikacja potencjalnych celów dla mikroRNA-328 i ich rola w regulacji procesów naprawczych nabłonka oddechowego
Streszczenie:
Przewlekły stan zapalny dróg oddechowych charakteryzuje się nieprawidłowym procesem naprawy nabłonka oddechowego, a w rezultacie zmianami funkcjonalnymi i strukturalnymi w nabłonku, leżącymi u podłoża patogenezy astmie i przewlekłej obturacyjnej choroby płuc. Główne etapy naprawy uszkodzenia to migracja komórek, ich odróżnicowanie, rozciągnięcie celem zasklepienia uszkodzenia, a następnie proliferacja i zróżnicowanie strukturalne i funkcjonalne. Procesy te wymagają zmiennej ekspresji różnych genów. Jednym z mechanizmów regulacji ekspresji są niewielkie, niekodujące cząsteczki RNA zwane mikroRNA (miRNA). Oprócz nielicznych doniesień literaturowych, dokładny udział miRNA w naprawie nabłonka oddechowego nie został dobrze poznany.Do badań wykorzystana zostanie ludzka linia nabłonka oddechowego 16HBE14o-. Hodowle komórek zostaną poddane uszkodzeniu mechanicznemu. Ekspresja wybranych potencjalnych genów docelowych dla miR-328 zostanie przeanalizowana za pomocą metody sekwencjonowania nowej generacji. Celem potwierdzenia wiązania między docelowym mRNA a badanym miR-328 zostanie przeprowadzony pomiar aktywności lucyferazy. Dla mRNA zweryfikowanych w teście lucyferazowym zostanie wykonane oznaczenie białek przez nie kodowanych z użyciem metody Western Blot. W przypadku znacznych różnic w ekspresji białka podlegającego regulacji przez miR-328, wykonana będzie immunocytochemia w celu lokalizacji białka w na różnych etapach naprawy nabłonka oddechowego in vitro.
Nr projektu: 2016/23/N/NZ4/03246
Kierownik: dr Wojciech Langwiński
Tytuł: Identyfikacja mikroRNA związanych z alergicznym stanem zapalnym w drogach oddechowych na modelu zwierzęcym astmy i alergicznego nieżytu nosa
Streszczenie:
Astma oskrzelowa i alergiczny nieżyt nosa są przykład chorób układu oddechowych, stanowiących poważny problem natury medycznej i socjoekonomicznej. Liczne badania podkreślają częste współwystępowanie, co wskazuje na podobny patomechanizm obu chorób. Sugeruje to, że górne i dolne drogi oddechowe mogą mieć podobny mechanizm regulacji procesów zapalnych, będących pod kontrolą wspólnych genów. Pomimo wieloletnich badań, obecnie stosowane metody diagnostyczne cechuje wiele niedoskonałości takich jak niska specyficzność czy duża inwazyjność. Dlatego też potrzebne są nowe, nieinwazyjne testy, pozwalające na szybką i precyzyjną diagnostykę, jak również monitorowanie efektów leczenia. Do tego celu mogą posłużyć małe, niekodujące cząsteczki RNA (miRNA). Ze względu na trudny dostęp do materiału klinicznego w niniejszym projekcie wykorzystany zostanie szczurzy model indukowanej astmy oskrzelowej i alergicznego nieżytu nosa. Hipotezę badawczą stanowi założenie, że w trakcie zapalenia alergicznego w górnych (nos) i dolnych (płuca) drogach oddechowych dochodzi do zmian w ekspresji miRNA. Dodatkowo, zmiany mogą być obecne we krwi obwodowej uczulonych zwierząt, za pośrednictwem mechanizmu międzykomórkowego i międzytkankowego transportu miRNA z wykorzystaniem pęcherzyków zewnątrzwydzielniczych. Celem naukowym niniejszego projektu jest identyfikacja genów miRNA wykazujących podobny profil ekspresji u szczurów uczulonych zarówno w drogach oddechowych jak i krwi. Modyfikacja ekspresji tych genów miRNA in vivo (planowana jako kontynuacja niniejszych badań) pozwoli na opracowanie nowych leków hamujących alergiczny stan zapalny.
Nr projektu: 2011/01/M/NZ3/02906
Kierownik: prof. dr hab. Aleksandra Szczepankiewicz
Tytuł: Identyfikacja i charakterystyka cząsteczek miRNA odpowiedzialnych za procesy odbudowy uszkodzeń nabłonka oddechowego
Publikacje:
1. Altered microRNA expression profile during epithelial wound repair in bronchial epithelial cells. Aleksandra Szczepankiewicz, Peter M Lackie, John W. Holloway. BMC Pulm Med 2013 Nov 5;13:63. doi: 10.1186/1471-2466-13-63.
2. MicroRNA hsa-miR-328 is involved in wound repair process in bronchial epithelial cells. Beata Narożna, Wojciech Langwinski, Claire Jackson, Peter Lackie, John W. Holloway, Aleksandra Szczepankiewicz. Respir Physiol Neurobiol
2017 Aug;242:59-65. doi: 10.1016/j.resp.2017.03.010.
3. Comparison of miRNA profiling during airway epithelial repair in undifferentiated and differentiated cells in vitro. Wojciech Langwinski, Beata Narozna, Peter M Lackie, John W. Holloway, Aleksandra Szczepankiewicz. J Appl Genet 2017 May;58(2):205-212. doi: 10.1007/s13353-016-0370-5.
Nr projektu: 2011/01/D/NZ5/02771
Kierownik: prof. dr hab. Aleksandra Szczepankiewicz
Tytuł: Identyfikacja mechanizmów molekularnych leżących u podłoża zaburzeń neuroimmunologicznych w chorobach alergicznych u dzieci
Publikacje:
1. Neurotrophin serum concentrations and polymorphisms of neurotrophins and their receptors in children with asthma. Aleksandra Szczepankiewicz, Marta Rachel, Paulina Sobkowiak, Zdzislawa Kycler, Irena Wojsyk-Banaszak, Natalia Schoneich, Aleksandra Szczawinska-Poplonyk, Anna Breborowicz. Respir Med 2013 Jan;107(1):30-6. doi: 10.1016/j.rmed.2012.09.024.
2. Polymorphisms in the interleukin 4, interleukin 4 receptor and interleukin 13 genes and allergic phenotype: A case control. Beata Narożna, Aleksandra Hoffmann, Paulina Sobkowiak, Natalia Schoneich, Anna Bręborowicz, Aleksandra Szczepankiewicz. Adv Med Sci 2016 Mar;61(1):40-5. doi: 10.1016/j.advms.2015.07.003.