Top výsledky za rok 2024: monitoring komárov, nové tukové bunky aj neuro-nádorové interakcie

Tento rok výskumníčky a výskumníci Biomedicínskeho centra SAV, v. v .i. (BMC SAV) prispeli k lepšej diagnostike ochorení prenášaných komármi, k objavu, ktorý môže zlepšiť liečbu obezity a metabolických ochorení, k prevencii relapsu detskej leukémie či k lepšej liečbe mnohopočetného myelómu. Toto je prehľad najzaujímavejších výsledkov našich vedcov a vedkýň za rok 2024.

• Vývoj prístupu na efektívny monitoring vírusových ochorení prenášaných komármi v ére globálnej klimatickej zmeny (Virologický ústav, BMC SAV, v. v. i.)

Mapa SR s výsledkami monitoringu komárov.

Projekt Wampire financovaný Agentúrou na podporu výskumu a vývoja (APVV 22-0347), ktorého hlavnou riešiteľkou je Dr. Viktória Čabanová, má za cieľ vytvoriť udržateľné metodiky na získavanie epidemiologických dát na ochranu ľudského zdravia pred vírusmi prenášanými komármi. Systematický monitoring týchto vírusov na Slovensku doteraz chýbal. Tento projekt má zjednodušiť a zefektívniť skríning komárov vrátane nedávno objavených inváznych druhov. Nová metóda využívajúca špeciálne FTA karty šetrí čas aj financie a poskytuje údaje do systému včasného varovania. V spolupráci s 36 regionálnymi úradmi verejného zdravotníctva sa v roku 2024 uskutočnil prvý celoplošný  monitoring, ktorý odhalil v komároch západonílsky vírus (West Nile virus) a vírus Usutu vo viacerých okresoch Slovenska. Aj vďaka tejto metóde boli diagnostikované prípady západonílskej horúčky u pacientov v Nitrianskom kraji, ako aj prvé prípady infekcie vírusom Usutu u človeka na Slovensku. Keďže tieto vírusy môžu byť prenášané aj pri transfúzii krvi, v septembri 2024 začala Národná transfúzna služba SR testovať krv darcov na prítomnosť západonílskeho vírusu v Nitrianskom, Trnavskom a Bratislavskom kraji.

Viac informácií tu a tu.

• Vedci z Biomedicínskeho centra SAV, v. v. i. prispeli k objaveniu nových tukových buniek (Ústav experimentálnej endokrinológie BMC SAV, v. v. i.)

Biele tukové bunky sú tvorené jednou veľkou tukovou kvapôčkou, zatiaľ čo hnedé a béžové tukové bunky obsahujú veľké množstvo malých tukových kvapôčok.

Vedci z Laboratória bunkového a molekulárneho metabolizmu pod vedením Dr. Miroslava Baláža v spolupráci s tímami prof. Christiana Wolfruma zo Švajčiarskeho federálneho technologického inštitútu a Dr. Brucea Spiegelmana z Harvardovej univerzity (USA) objavili nové podtypy béžových tukových buniek. Ich hlavnou úlohou je tvorba tepla, avšak využívajú na to odlišné molekulárne mechanizmy. Naši vedci k tomuto významnému objavu prispeli zistením, že novoobjavené tukové bunky sa nachádzajú nielen u myší, ale sú bohato zastúpené aj v tukovom tkanive človeka. Tento objav otvára nové možnosti v liečbe obezity a metabolických ochorení. Výsledky tejto dlhodobej a veľmi plodnej spolupráce boli zverejnené v dvoch článkoch v prestížnom časopise Cell Metabolism, ktorý patrí medzi tri najrešpektovanejšie vedecké časopisy v oblasti endokrinológie a metabolizmu na svete.

Viac informácií tu.

Výsledky boli publikované v práci (autori z BMC sú uvedení modrou farbou):

Wang T, Sharma AK, Wu C, Maushart CI, Ghosh A, Yang W, Stefanicka P, Kovanicova Z, Ukropec J, Zhang J, Arnold M, Klug M, De Bock K, Schneider U, Popescu C, Zheng B, Ding L, Long F, Dewal RS, Moser C, Sun W, Dong H, Takes M, Suelberg D, Mameghani A, Nocito A, Zech CJ, Chirindel A, Wild D, Burger IA, Schön MR, Dietrich A, Gao M, Heine M, Sun Y, Vargas-Castillo A, Søberg S, Scheele C, Balaz M, Blüher M, Betz MJ, Spiegelman BM, Wolfrum C. Single-nucleus transcriptomics identifies separate classes of UCP1 and futile cycle adipocytes. in Cell Metabolism, 2024 Jul 26: S1550-4131(24)00276-6. doi: 10.1016/j.cmet.2024.07.005.

Vargas-Castillo A, Sun Y, Smythers AL, Grauvogel L, Dumesic PA, Emont MP, Tsai LT, Rosen ED, Zammit NW, Shaffer SM, Ordonez M, Chouchani ET, Gygi SP, Wang T, Sharma AK, Balaz M, Wolfrum C, Spiegelman BM. Development of a functional beige fat cell line uncovers independent subclasses of cells expressing UCP1 and the futile creatine cycle. in Cell Metabolism, 2024 Jul 24: S1550-4131(24)00273-0. doi: 10.1016/j.cmet.2024.07.002.

• Prvá monografia popisujúca komplexnosť neuro-nádorových interakcií (Ústav experimentálnej endokrinológie BMC SAV, v. v. i.)

Výskum neuro-nádorových interakcií, ktorí prebieha na rozmedzí neurovied a onkológie, viedol k vzniku nového vedného odboru, neurobiológie nádorových chorôb. V rámci tohto výskumu sa zistilo, že stres potencuje rast nádoru a vznik metastáz viacerými mechanizmami. Napríklad mediátory stresovej reakcie, adrenalín a noradrenalín priamo stimulujú množenie nádorových buniek a vznik nových ciev v tkanive nádoru, inhibujú protinádorové pôsobenie imunitných buniek a dokonca znižujú účinnosť štandardnej onkologickej liečby. Komplexnosť vzťahov medzi nervovým systémom a nádorovým procesom zhrnul prof. Boris Mravec z Oddelenia neurovied BMC SAV v knihe Neurobiology of Cancer, ktorú vydalo v septembri tohto roku vydavateľstvo Springer. Spolu s kolegami z Oddelenia neurovied sa venujú výskumu neurobiológie nádorových chorôb už takmer 20 rokov. Pomerne rozsiahly text monografie sa venuje histórii výskumu neuro-nádorových interakcií, popisu mechanizmov, ktoré sú za ne zodpovedné, ako aj popisu stresovej reakcie a jej úlohy pri nádorových chorobách. V knihe je uvedené aj možné využitie poznatkov neurobiologického výskumu pri určovaní prognózy onkologických pacientov, ale aj pri zavádzaní nových spôsobov liečby. Kniha je voľne dostupná vo formáte .pdf a .epub v rámci siete SAV.

Viac informácií tu.

• Odhalenie chromozómových prestavieb asociovaných s detskou leukémiou v krvotvorných kmeňových bunkách pupočníkovej krvi novorodencov (Ústav experimentálnej onkológie BMC SAV, v. v. i.)

Translokácia génov BCR a ABL pozorovaná fluorescenčnou in-situ hybridizáciou.

Najfrekventovanejšie detské onkologické ochorenia sú akútne detské leukémie. Toto ochorenie je síce vo väčšine prípadov dobre liečiteľné,  avšak v prípade relapsu býva fatálne. V Oddelení rádiobiológie BMC SAV sa v roku 2024 podarilo potvrdiť prítomnosť chromozómových prestavieb asociovaných s detskou leukémiou v krvotvorných kmeňových bunkách pupočníkovej krvi novorodencov, ktorí sa neskôr stali onkologickými pacientmi. Pri bunkách z pupočníkovej krvi zdravých darcov tieto chromozómové prestavby prítomné neboli. Tieto výsledky naznačujú možnosť včasnej diagnostiky a vylúčenia zasiahnutej pupočníkovej krvi z transplantačných bánk a predchádzania vzniku leukémie sprostredkovanej darcami. Zároveň sa nám podarilo potvrdiť, že u pacientov, ktorí dosiahli remisiu ochorenia podľa štandardných klinických diagnostických metód, boli prítomné preleukemické kmeňové bunky so zvýšenými chromozómovými prestavbami zhodnými s diagnózou v kostnej dreni alebo periférnej krvi, čo zvyšuje riziko relapsu ochorenia. Tieto výsledky sa dajú využiť pre prevenciu relapsu ochorenia.

• Výskum využitia nanočastíc na báze arzénu a magnetitu na inovatívnu diagnostiku a liečbu mnohopočetného myelómu (Ústav experimentálnej onkológie BMC SAV, v. v. i.)

Mnohopočetný myelóm (MM) sa prejavuje nekontrolovaným množením zhubných plazmatických buniek v kostnej dreni. Využitie nanotechnológií na vývoj nových, efektívnych terapeutických možností vo forme nanočastíc pre pacientov s MM predstavuje jednu z možností pre veľkú rôznorodosť MM ochorenia a problematickú liečbu. Študovali sme v spolupráci s oddelením mechanochémie na Ústave Geotechniky SAV v Košiciach potenciál nanočastíc, ktoré obsahujú arzénový trisulfid (As4S4) a magnetit (Fe3O4) pri protimyelómovej terapii a diagnostike MM. Tieto nanočastice sme testovali na ľudským MM bunkových kultúrach, pacientskych bunkách a v myšom modeli v laboratórnych podmienkach. Nanočastice dokázali zablokovať bunky v delení a spustiť procesy, ktoré vedú k apoptóze, riadenej smrti buniek. Ich účinnosť spočíva v potlačení signálnych dráh, ktoré sú kľúčové pre prežitie rakovinových buniek. Okrem toho výrazne znížili počet nádorových buniek, ktoré vykazujú vlastnosti podobné kmeňovým bunkám zodpovedným za vznik myelómu, a to aj v prítomnosti kostnej drene, ktorá tieto bunky zvyčajne chráni. Pre zvýšenie účinkov liečby sme kombinovali nanočastice s existujúcimi liekmi a zistili sme, že kombinácie nanočastíc s liekmi, ako sú dexametazón, bortezomib či pomalidomid, prinášajú efektívnejší účinok ako samotné nanočastice. Tento výskum posúva hranice personalizovanej liečby MM, keďže v budúcnosti by mohol umožniť kombináciu inovatívnych nanoterapií s chemoterapeutickými liekmi. Pre pacientov s MM môže tento výskum znamenať lepšiu odpoveď na liečbu, dlhšie obdobia remisie a zlepšenie kvality života.

Výsledky boli publikované v práci (autori z BMC sú uvedení modrou farbou):

Cholujova D, Bujnakova ZL, Dutkova E, Valuskova Z, Csicsatkova N, Suroviakova K, Marinkovicova ME, Zbellova L, Koklesova L, Sedlak J, Hideshima T, Anderson KC, Jakubikova J. Exploring the anti-myeloma potential of composite nanoparticles As₄S₄/Fe₃O₄: Insights from in vitro, ex vivo and in vivo studies. Nanomedicine. 2024 Nov;62:102777. doi: 10.1016/j.nano.2024.102777. Epub 2024 Aug 5. PMID: 39111377.

• Predklinická analýza dlhodobej akumulácie, biologických efektov a toxicity zlatých nanočastíc pokrytých bovinným sérovým albumínom v pečeni, slezine a obličkách (Ústav experimentálnej onkológie BMC SAV, v. v. i.)

Nanočastice zlata sú v súčasnosti považované za ideálne nástroje pre diagnostické a terapeutické ciele modernej nanomedicíny. Nanomateriál určený pre potreby medicíny musí byť predovšetkým biokompatibilný. Údaje o biokompatibilite nanočastíc zlata, najmä o ich dlhodobých účinkoch v organizme zatiaľ nie sú dostatočné a je potrebné ich doplniť ďalším výskumom.  Naše výsledky mapujú účinky nanočastíc zlata aplikovaných do organizmu myši počas 120 dní a poukazujú na možné zápalové a fibrotické procesy, ktoré sa v tkanivách môžu indukovať pri dlhodobej expozícii. Také komplexné výsledky za také dlhé časové obdobie doteraz neboli publikované. Vzhľadom na to, že akumulácia nanočastíc zlata v orgánoch je dlhodobá a ich eliminácia z organizmu je veľmi pomalá, tieto výsledky prinášajú informácie o ich možnej dlhodobej toxicite, ktoré by mohli prispieť k vývoju stratégií na zvýšenie bezpečnosti nanomateriálov zlata určených pre nanomedicínu, keďže toto je zatiaľ hlavnou prekážkou ich využitia v klinickej praxi.

• Epigenomická a fenotypová charakterizácia syndrómu DEGCAGS – príspevok k zlepšeniu diagnostiky (Ústav klinického a translačného výskumu BMC SAV, v. v. i.)

Oneskorenie vývoja so syndrómom gastrointestinálnych, kardiovaskulárnych, genitourinárnych a skeletálnych abnormalít (DEGCAGS, MIM)

Určenie epigenetického profilu.

je spôsobené bialelickými variantmi v géne ZNF699 so stratou funkcie (LoF).  ZNF699 kóduje proteín

zinkového prsta KRAB s neznámou funkciou. Skúmali sme genotypovo-fenotypové spektrum DEGCAGS u 30 postihnutých pacientov, u ktorých sme následne uskutočnili analýzu metylácie. Určenie epigenetického profilu porovnaním zdravých kontrol a DEGCAGS pacientov uľahčuje diagnostiku vysoko variabilného stavu bez patogenomických klinických nálezov. Práca tiež rozširuje spektrum variantov ZNF699. Syndróm DEGCAGS je klinicky variabilný recesívny syndróm aj v rámci rodín s výrazným metylačným profilom, ktorý možno použiť ako skríningový, diagnostický a klasifikačný nástroj pre varianty ZNF699. Analýza rozdielne metylovaných oblastí umožnila tiež identifikovať gény, ktoré sa potenciálne podieľajú na patogenéze syndrómu.

Výsledky boli publikované v práci (autori z BMC sú uvedení modrou farbou):

Karimi K, Weis D, Aukrust I, Hsieh TC, Horackova M, Paulsen J, Mendoza Londono R, Dupuis L, Dickson M, Lesman H, Lau T, Murphy D, Hama Salih K, Al-Musawi BMS, Al-Obaidi RGY, Rydzanicz M, Biela M, Santos MS, Aldeeri A, Gazda HT, Pais L, Shril S, Døllner H, Bartakke S, Laccone F, Šoltýsová, Andrea, Kitzler T, Soliman NA, Relator R, Levy MA, Kerkhof J, Rzasa J, Houlden H, Pilshofer GV, Jobst-Schwan T, Hildebrandt F, Sousa SB, Maroofian R, Yu TW, Krawitz P, Sadikovic B, Douzgou Houge S. Epigenomic and phenotypic characterization of DEGCAGS syndrome. Eur J Hum Genet. 2024 Oct 19. doi: 10.1038/s41431-024-01702-y. PMID: 39424669.

• Štúdium vplyvu mikrovlnného žiarenia aplikovaného počas vnútromaternicového vývinu na tvorbu nových neurónov (neurogenézu) v mozgu potkanov (Neurobiologický ústav BMC SAV, v. v. i.)

Sledovali sme vplyv mikrovlnného žiarenia aplikovaného počas vnútromaternicového vývinu na tvorbu nových neurónov v mozgu juvenilných a dospelých potkanov. Analyzovali sme delenie, odumieranie a diferenciáciu  buniek v oblastiach mozgu, kde prebieha tvorba nových neurónov aj po narodení, konkrétne v neurogénnej oblasti, ktorá súvisí s čuchom, subventrikulárna zóna-rostrálna migračná dráha-bulbus olfactorius (SVZ-RMS-OB) a v oblasti, ktorá súvisí s pamäťou, učením a emóciami, v hipokampe. Výsledky analýzy sme korelovali so správaním zvierat. Zistili sme, že ožiarenie gravidných samíc (celotelové ožiarenie, 2 hodiny denne počas celej gravidity) aparatúrou emitujúcou mikrovlnné žiarenie, malo za následok výrazné zmeny v počte deliacich sa buniek a tiež v počte odumierajúcich buniek v mozgu potomkov v závislosti od ich veku a sledovanej neurogénnej oblasti (SVZ-RMS-OB/hipokampus). Ožiarenie spôsobilo tiež spomalenie dozrievania konkrétnych  neurónov v RMS u juvenilných aj dospelých potkanov. Uvedené morfologické zmeny sprevádzali zmeny v správaní zvierat. Tieto výsledky poukazujú na vysokú citlivosť vyvíjajúceho sa mozgu na mikrovlnné žiarenie.

Výsledky boli publikované v práci (autori z BMC sú uvedení modrou farbou):

Popovičová A, Račeková E, Martončíková M, Fabianová K, Raček A, Žideková M. Effect of microwave radiation on adult neurogenesis and behavior of prenatally exposed rats. IBRO Neurosci Rep. 2024 Aug 27;17:235-244. doi: 10.1016/j.ibneur.2024.08.007. 

Text: BMC SAV, v. v. i.

Foto: BMC SAV, v. v. i., Dr. V. Čabanová, BMC SAV, v. v. i.