Nestabilita genómu je definovaná ako proces vedúci k zmenám v genóme buniek. Zmeny, prípadne poruchy v procesoch regulujúcich bunkové delenie, akými sú napríklad zostrih pre-mRNA, oprava DNA poškodení, respektíve segregácia chromozómov môžu viesť k nestabilite genómu.

Komplexnosť procesov zúčastnených v bunkovom delení poukazuje na skutočnosť, že tieto procesy sú prísne regulované. Proteínkinázy patria k proteínom regulujúcim aktivitu, lokalizáciu ako aj molekulárnu funkciu viacerých proteínov. Riešený projekt je zameraný na identifikáciu substrátov esenciálnych proteínkináz a na bližšiu charakterizáciu biologického významu fosforylácie proteínov zúčastnených regulácie zostrihu pre-mRNA a segregácie chromozómov.

V rámci riešenia projektu sa nám podarilo identifikovať proteíny interagujúce s proteínkinázami kvasinky S. pombe a poukázať na možnú úlohu fosforylácie pri regulácii procesov zostrihu pre-mRNA a pri segregácii chromozómov. Detailná analýza posttranslačných modifikácii proteínov interagujúcich so študovanými proteínkinázami identifikovala doteraz necharakterizované fosfomodifikácie týchto proteínov. Prebiehajúca detailná fenotypová/genetická analýza pripravených fosfo mutantov má za cieľ poodhaliť molekulárny mechanizmus dynamickej regulácie zostrihu pre-mRNA, respektíve segregácie chromozómov.

Glykolytický metabolizmus spĺňa požiadavky pre rast buniek v hypoxickom nádorovom mikroprostredí a pomáha im tak prežiť. Navyše schopnosť odpovedať na znížený parciálny tlak kyslíka indukciou karbonickej anhydrázy IX (CAIX) a pyruvát dehydrogenázy kinázy 1 (PDHK1), ktoré majú úlohy v pH regulácii a v metabolizme glukózy, sa zdá, že je nutná pre rast nádorových xenograftov a ich vysoká expresia v ľudských nádoroch súvisí so zlou prognózou pacientov.

Tieto dva proteíny regulované hypoxiou preto predstavujú nádejné ciele pre dizajn nových, neštandardných chemoterapeutík, ktoré by negatívne ovplyvnili proliferáciu nádorových buniek a ich prežívanie a zároveň by sa predišlo toxicite na zdravých tkanivách alebo zvýšila účinnosť štandardných terapeutík.

Tento projekt skúma molekulárne mechanizmy regulujúce CAIX a PDHK1 v hypoxickom mikroprostredí a snaží sa ich cielene zasiahnuť v kolorektálnych nádoroch a zároveň stratifikovať pacientov, ktorí by z takejto cielenej terapie na nádorové mikroprostredie profitovali a zlepšilo by sa tak ich prežívanie.

V súčasnosti je dostupných viac ako 40 produktov takzvanej „nanomedicíny“ na liečbu a diagnostiku rôznych chorôb včítane rakoviny a mnoho ďalších prechádza klinickými testami. Napriek tomu, len veľmi obmedzené množstvo vedeckej literatúry sa zaoberá vplyvom nanočastíc na obličky. Obličky sú pritom jedinečným orgánom s vysokým stupňom heterogenity vďaka špecializovaným typom buniek vyznačujúcich sa charakteristickým profilom exprimovaných génov a veľmi špecifickou funkciou. Látky vyvolávajúce štruktúrne zmeny týchto buniek majú za následok zmenenú génovú expressiu a s tým súvisiacu funkčnosť buniek. Rôzne typy buniek obličky sú rôzne citlivé na toxické látky, ktoré sa v obličkách akumulujú, nanočastice nevynímajúc. Dokonca bolo ukázané, že nanočastice môžu vyvolať v obličkách toxickú reakciu podobnú glomerulonefritíde, ktorá poškodzuje všetky typy glomerulárnych buniek, ako mezangiálne bunky, fibroblasty, či podocyty.

Narušenie bunkovej stability týchto buniek sa považuje za príčinu dramaticky zníženej glomerulárnej filtračnej kapacity známej u nefrotických obličiek. Hlavným cieľom projektu je preskúmať interakcie nanomateriálov (nanočastíc zlata a oxidu železa) a kontraktilných mezangiálnych buniek, ktoré tvoria oporu celej glomerulárnej štruktúre, ako aj postmitotických podocytov, ktoré sú nenahraditeľnou zložkou obličkového filtra a zároveň odhaliť možné riziká spôsobené nanočasticami, ktoré by viedli ku strate obličkových funkcií, a tým ku strate celkovej homeostázy organizmu.

Štúdie zaoberajúce sa renálnou toxicitou sú pri súčasnej expanzii nanočastíc do oblasti biomedicíny nevyhnutné, aby bolo možné odhaliť poškodenia spôsobené nanomateriálmi a tým predísť možným zdravotným rizikám.

Charakterizácia molekulárnych a štruktúrnych základov hostiteľsko-vírusových proteínových interakcií je preto dôležitá pre naše ďalšie pochopenie imunitnej rovnováhy v organizme, ktorá vzniká v priebehu vírusovej infekcie a prečo narušením tejto rovnováhy dochádza ku vzniku tohto ochorenia. Ako je známe, receptory a ligandy z rodiny imunoglobulínov (Ig) alebo molekuly nekrotizujúce rôzne nádory (TNF) zohrávajú rozhodujúcu úlohu pri obrane hostiteľa, a preto je dôležité objasnenie stratégií, ktoré vírus používa na ovplyvnenie imunitnej odozvy. Ľudský cytomegalovírus je v populácii veľmi rozšírený herpesvírus a v súčasnosti je klinicky najvýznamnejším pôvodcom oportúnnych infekcií u imunodeficientných pacientov. HCMV je svetovou paradigmou efektívneho úniku pred našim imunitným systémom; jeho kľúčová schopnosť navodiť latenciu vo svojom hostiteľovi po prekonaní primárnej infekcie a možnosť reaktivovať sa kedykoľvek následkom oslabeného imunitného systému spolu spôsobujú účinné potlačenie ochrannej funkcie NK a T buniek v organizme.

Za týmto účelom plánujeme rekombinantne pripraviť, charakterizovať a stanoviť expresné a purifikačné profily vírusových i ľudských génov, ktoré sú asociované s procesmi cytotoxicity a viroprotektivity v bunke, pričom tieto procesy budú tiež študované. Očakávame, že týmto multidisciplinárnym prístupom budeme schopní navrhnúť a charakterizovať vhodných kandidátov s imunomodulačnými účinkami.

V skratke, cieľom projektu je teda objasnenie mechanizmov, ktorými vírus HCMV efektívne uniká pred imunitným systémom na molekulárnej úrovni. Riešením tohto projektu prispievame tiež k vývoju imunomodulačných biologických látok pre liečenie HCMV infekcie. Okrem toho, podrobné skúmanie perzistencie HCMV posúva dopredu možnosť jeho použitia ako jedinečný nosič pre vakcíny pri liečbe rakoviny alebo iných autoimunitných ochorení.

Riešenie projektu je zamerané na problematiku intraklonálnej heterogenity u mnohopočetného myelómu – krvnej malignity B-lymfocytového radu, ktorá vzniká klonálnou proliferáciou malígnych plazmatických buniek v kostnej dreni. Hlavným cieľom projektu je identifikácia klonálnej heterogenity vo vyšetrovaných vzorkách, intraklonálnej dynamiky v procese progresie ochorenia, ako aj fenotypových zmien jednotlivých komponentov kostnej drene počas prechodu z premalígneho štádia na malígne ochorenie.

Dôležitou súčasťou projektu je zhodnotenie vplyvu chemoterapie a imunoterapie na dynamiku klonálnej kompozície a štúdium úlohy nádorového mikroprostredia na klonálnu selekciu.

Získané poznatky majú využitie pre vývoj nových personalizovaných diagnostických kritérií a terapeutických prístupov nasmerovaných proti koexistujúcim nádorovým subklonom.