Skip to main content

Novica

INSPIRE

Navdih uravnavanja odziva človeških celic

Kemijski nadzor delovanja človeških celic igra pomembno vlogo pri zasnovi novih genskih in celičnih terapij, saj omogoča uravnavanje delovanja terapevtskih celic preko telesu lastnih ali vnesenih majhnih molekul. Tak sistem omogoča nadzor s strani zdravnika in prekinitev morebitnega pretiranega odziva ali avtonomno odzivanje terapevtskih celic na stanje v telesu. Za uravnavanje delovanja celičnih zdravil so raziskovalci doslej uporabljali predvsem bakterijske ali rastlinske proteine, ki  pa lahko sprožijo neželen imunski odziv. Raziskovalci Kemijskega inštituta poročajo o novi rešitvi tega izziva z uporabo sintezne biologije. Pripravili so novo tehnologijo za kemijski nadzor celičnih procesov, ki je zasnovana na človeku lastnih proteinih, ki so sposobni vezave majhnih molekul, predvsem klinično preizkušenih ali telesu lastnih molekul, kot so npr. hormoni. Tehnologija, ki so jo poimenovali INSPIRE, predstavlja pomembno novo orodje na področju biotehnologije in biomedicine, predvsem za nadzor celičnih in genskih terapij, kar so uspešno demonstrirali na zaznavanju dviga koncentracije hormona kortizola in zmanjšanja njegovega delovanja s povratno zanko. Rezultate so objavili v ugledni reviji Nature Chemical Biology.

Delovanje celic temelji na specifičnih interakcijah med molekulami. Za zunanji nadzor interakcij med proteini se pogosto uporabljajo sistemi, ki omogočajo dimerizacijo izbranih proteinskih domen v prisotnosti kemijskega signala oziroma majhne molekule. Takšna sintezno-biološka orodja omogočajo hitre spremembe ključnih komponent v izbranem biološkem procesu in so zato izjemno privlačna tako za biotehnološke, kot terapevtske namene.

Do danes poznamo več takšnih sistemov (na primer odvisnih od rapamicina, abscisinske kisline in giberelinske kisline), vendar razpoložljivi sistemi niso najbolj primerni za uporabo v terapevtske namene, saj so nekateri izvirajo iz drugih organizmov in lahko izzovejo imunski odziv, ki prepreči dolgotrajno delovanje. Tako obstaja potreba po novih sistemih, ki bi bili bolj uporabni za biomedicinske aplikacije, kar so si kot cilj zastavili raziskovalci Odseka za sintezno biologijo in imunologijo Kemijskega inštituta.

Njihova inovativna ideja je bila uporabiti izključno človeške proteine, ki vežejo majhne molekule, ki so bodisi lastne človeku ali pa je bila njihova uporaba že preverjena in odobrena za ljudi. Izbrane človeške proteine so razcepili na dva dela, tako da se sestavita le v prisotnosti majhnih molekul. Pri delitvi proteinov in pripravi računalniškega orodja, s katerim lahko raziskovalci načrtujejo druge tovrstne sisteme, so sodelovali raziskovalci Univerze v Mariboru.

Robustnost delovanja platforme INSPIRE, kot so poimenovali to tehnologijo, so raziskovalci pokazali na 6 proteinih, ki selektivno vežejo klinično-odobrena zdravila ali fiziološko pomembne majhne molekule. Pripravljene sisteme so uporabili za kemijski nadzor celičnih procesov tako na modelnih celicah kot v predkliničnih raziskavah na živalih. Eden od sistemov, ki so ga podrobno razvili je sposoben prepoznati hormon kortizol, ki se sprošča ob stresnih situacijah in katerega koncentracija je lahko povečana tudi v primeru nekaterih bolezni. Pokazali so, da sistem INSPIRE lahko zazna stresni hormon kortizol, še več, pripravili so celice, ki so sposobne zaznati povečano količino kortizola in ga narediti neaktivnega.

Erik Rihtar, doktorant na Odseku za sintezno biologijo in imunologijo na Kemijskem inštitutu, ki je izvedel poglaviten del raziskav skupaj z dr. Tino Lebar, ki je trenutno na Univerzi Harvard, meni, da ima tehnologija INSPIRE velik potencial ne samo za številne biomedicinske ampak tudi za biotehnološke sisteme, saj bi z njo lahko tudi uravnavali tudi proizvodnjo industrijsko zanimivih molekul. Raziskavo je vodil prof. Romana Jerala, avtorji članka pa so Erik Rihtar, Tina Lebar, Duško Lainšček, Katarina Kores, Samo Lešnik, Urban Bren in Roman Jerala.

Prof. Jerala izpostavlja, da predstavlja INSPIRE tehnologija dodaten pomemben kamenček v mozaiku tehnologij, ki jih želijo prenesti do zdravljenja pacientov in bo predstavljala enega od temeljev tehnologij Centra za tehnologijo genske in celične terapije, katerega ustanovitev načrtujejo na Kemijskem inštitutu.

Povezava na članek: https://www.nature.com/articles/s41589-022-01136-x

Dodatne informacije: roman.jerala(at)ki.si

Kemijski nadzor delovanja človeških celic igra pomembno vlogo pri zasnovi novih genskih in celičnih terapij, saj omogoča…
Raziskovalci Kemijskega inštituta poročajo o znanstvenem napredku na področju tehnologije urejanja genoma. Izboljšali so…
Ljubljana, 10. november 2021 – Raziskovalca Kemijskega inštituta prof. dr. Gregor Mali in dr. Andraž Krajnc sta…
Ljubljana, 6. julij 2021 - Koronakriza  nas pesti že skoraj leto in pol. Človeštvo je postavila pred neslutene izzive,…
Ljubljana, 7. januar 2021 - Slovenski znanstvenik dr. Nejc Hodnik, ki je za raziskave elektrokatalizatorjev leta 2019…
Za slepe in slabovidne(CTRL+F2)
barva kontrasta
velikost besedila
označitev vsebine
povečava