Biomedicína pro regionální rozvoj a lidské zdroje BIOMEDREG

Biomedicína pro regionální rozvoj a lidské zdroje BIOMEDREG Marián Hajdúch Ústav molekulární a translační medicíny Lékařská fakulta Univerzity Palackého v Olomouci Fakultní nemocnice Olomouc

BIOMEDICÍNSKÝ A TRANSLAČNÍ VÝZKUM

REGIONÁLNÍ POPULACE

VĚDCI VĚDEC

UNIVERZITA VEŘEJNOST

UNIVERZITNÍ NEMOCNICE MANAGEMENT MANAGER

INDIVIDUALNÍ PACIENT

LÉKAŘI ALÉKAŘ ZDRAVOTNÍCI

BIOMEDICÍNSKÝ A TRANSLAČNÍ VÝZKUM • Identifikace potřeb nemocného v klinické praxi (BED) • Schopnost provádět kvalitní základní i aplikovaný výzkum (TO BENCH) • Validace výsledků výzkumu na klinickém materiálu a v klinických studiích fáze I (BACK TO BED) • Ochrana a využití intelektuálního vlastnictví • Provádění fáze I-III klinických zkoušek, léčba (BACK TO BED AGAIN)

LÉKAŘ

LÉKAŘ

VĚDEC

PACIENT

INDUSTRIÁLNÍ/KOMERČNÍ APLIKACE PRUMYSL

LEPŠÍ PŘEŢITÍ & KVALITA ŢIVOTA

VEŘEJNOST VEŘEJNOST

Infrastrukturní projekt chemické biologie a translační medicíny (BIOMEDREG) – koncentrace, evaluace a rozvoj národní erudice v oblasti chemie, biologie a medicíny

Klinické testy

Výkony screening

Komunikace a kontakt s partnery Ústav organické chemie a biochemie AV ČR

Vysoká škola chemicko-technologická v Praze

Univerzita Palackého v Olomouci Ústav molekulární a translační medicíny

Registry

Fakultní nemocnice Olomouc

Biomarkery

Prezentace výsledků

Terapeutické standardy

Sběr dat pro národní a mezinárodní databáze

BIOMEDREG/ÚMTM – výzkumně-vývojová platforma

Jak se budovali vědci před 50 lety (TÚ LF UP)

Ze soukromé sbírky prof. Koďouska

Jak se budujeme dnes

Výzkumné programy (vedoucí)

1. Molekulární podstata nemocí a molekulární cíle (J. Bártek, M. Petřek) 2. Medicinální chemie (V. Král, J. Hlaváč) 3. Chemická biologie a experimentální terapeutika (M. Hajdúch, P. Džubák) 4. Biomarkery – identifikace a validace (Z. Kolář, J. Drábek) 5. Farmakologie a toxikologie (P. Anzenbacher, J. Ulrichová) 6. Translační medicína (J. Ehrman, V. Mihál)

Výzkumný program: Molekulární podstata nemocí a molekulární cíle Prof. MUDr. Jiří Bártek, CSc., dr.h.c; Prof. MUDr. Martin Petřek, PhD.

Hlavní cíl: Studium molekulárních a buněčných mechanismů vzniku a progrese nemocí, identifikace nových potenciálních terapeutických cílů. •

Primární zaměření: nádorová a infekční onemocnění

• •  

Program přispěje: K objasnění molekulární a buněčné podstaty nádorových a infekčních onemocnění K identifikaci nových cílů pro terapii nádorů a infekcí K optimalizaci monitorování integrity genomu, k detekci vlivu prostředí a terapie na genomovou stabilitu

•

Klíčové body programu:

Identifikovat nové geny a signální dráhy zapojené do procesu kontroly a údržby integrity genomu  Zavést nové metodické protokoly umožňující vyšetřování a sledování vlivu faktorů prostředí na integritu genomu u člověka  Objasnit genetické, proteomické a epigenetické změny ve zdraví a nemoci - identifikace nových

molekulárních cílů v patofyziologii rakoviny a infekčních nemocí



Přispět k objasnění molekulární podstaty rezistence nebo citlivosti buněk k účinkům radiace, chemoterapie, a biologických léčiv

Výzkumný program: Molekulární podstata nemoci a molekulární cíle Prof. MUDr. Jiří Bártek, CSc., dr.h.c; Prof. MUDr. Martin Petřek, PhD.. Uživatelské skupiny: • Výzkumní pracovníci, studenti v oblasti molekulární a buněčné biologie, medicíny, onkologie, partneři projektu BIOMEDREG. • Další navazující výzkumné programy projektu jako jsou Chemická biologie a experimentální léčiva, Farmakologie a toxikologie, Biomarkery – identifikace a validace, Translační medicína. • Univerzity, Akademie Věd, Farmaceutický a biotechnologický průmysl

Klíčové metodické přístupy: • Buněčná a molekulární biologie, biochemie, imunochemie, vysoce propustný a vysoce kapacitní genomový screening. • Genomika, proteomika, • Bioinformatika • Obrazová analýza dynamických procesů v živých buňkách

Tumour suppressors in DNA damage checkpoint signalling

DSB P

Mediators

P P

P

P

53BP1

Mdc1

H2AX

+MRN

BRCA1

Chk2

Mdm2 p53

p53

+ATRIP

ATR

ATM

Claspin

PP

P

P

Chk1

P

PP

CDC25s

p21

Tumour suppressors

P

Nbs1 (MRN) Mre11 Rad50

P

P

Protooncogenes

X

P

delayed; sustained (senescence)

Cell cycle impact:

CDKs Cyclins G1-S STOP intra-S STOP STOP G2-M STOP

P rapid; transient

STOP

STOP

Smc1 G1-S intra-S G2-M

Cell death substrates: p53, E2F1, cAbl, BID, …..

Readout & workflow of the siRNA screen U-2-OS cells

Increased

Candidates for 53BP1 ‘assembly line’ Normal

Decreased

3 days 53BP1

53BP1

High-content microscopy

Doil et al., Cell, Feb.6, 2009

53BP1 ‘bodies’

Laser micro-irradiation screening

UV-A laser

Laser path

nucleus

GFP-tagged protein

Laser micro-irradiation used for basic characterization of proteins (spatial ‘map’ of nuclear sub-compartments)

53BP1

DNA-PK

RPA

Processed DNA double strand breaks (DSBs) RPA, ATRIP, ATR, Rad51, Rad52, FancD2, BRCA2, Rad9, Rad17, TopBP1, Nbs1, Mre11, Rad50

Chk1(S317-P)

DSB-flanking chromatin Mdc1, 53BP1, ATM, Mre11, Nbs1, BRCA1

Smc1(S957-P)

Messengers (focal lesion nucleus) Chk1, Chk2, Kap1, + Claspin,

Local modifications without recruitment Histones, Smc1/Smc3 cohesin g-H2AX

Merge

Bekker-Jensen et al., J. Cell Biol., 2005 & 2006 Ziv et al., Nature Cell Biol. July, 2006 (Kap-1)

Výzkumný program: Medicinální chemie Prof. RNDr. Vladimír Král, DrSc,

Doc. RNDr. Jan Hlaváč, PhD.

Hlavní cíl: Syntéza a modifikace biologicky aktivních sloučenin •


•

Program medicinální chemie přispěje:

   

Ke zvýšení efektivity ve vývoji strukturně nových terapeutik K nalezení sloučenin a přírodních extraktů účinných na nové molekulární cíle Ke zvýšení selektivity stávajících či nových účinných látek Ke získání biodostupných formulací vhodných pro klinické testování

•

Program bude shromažďovat a analyzovat :

 Informace o vztahu struktury a biologické aktivity , které budou prováděny na základě testování chemických knihoven v součinnosti s predikcí za pomoci molekulárního modelování)  Informace o biologických parametrech základních struktur a jejich analog ve vztahu k účinnosti, toxicitě, farmakokinetice, farmakodynamice…)  Informace o možnosti modifikace aktivních sloučenin se zaměřením na zvýšení biodostupnosti, selektivity, vývoj drug delivery systémů a určování molekulárních cílů)



Uživatelské skupiny: • Výzkumní pracovníci a studenti v oboru chemie, biochemie a molekulární biologie • Farmaceutický průmysl  informace o nových potenciálních léčivech  informace o nových molekulárních cílech  informace o nových drug-delivery systémech

Partnery programu jsou - Ústav organické chemie a biochemie AVČR Praha - Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Klíčové metodické přístupy: • Organická syntéza, syntéza na pevné fázi, kombinatoriální chemie • Predikce účinných struktur, design chemických knihoven • Aplikace fyzikálních metod vedoucích k novým polymerním nosičům

Current joined projects (IOCB/UPOL/ICT)

•MDP analogues – immunomodulatory molecules, vaccine adjuvants, anticancer agents

•Metalocarboranes – antiviral, antibacterial and anticancer properties •Nucleotide and nucleoside analogues – anticancer and antiviral activities •Terpenoid compounds – antiviral, immunomodulatory and anticancer activities •Antimicrobial peptides •Targeted biological therapies – transport systems •New biomarkers – new diagnostic tools (modified DNA stains and nucleotides) •Chinolone derivatives – tumor specific pyruvat kinase modulators



Boronové klastry: • Boronová neutronová záchytová terapie (BNCT)

• Modulace enzymové aktivity (aktivátory / inhibitory) – HIV-1 proteáza – proteinkináza C – synthetáza oxidu dusnatého (NOS)

• Kontrastní látky – Magnetická rezonance (MRI) – Pozitronová emisní tomografie (PET)



Boronové klastry – biodostupnost • Omezená biodostupnost (podíl podaného léčiva, které se dostane až k cílovému aktivnímu místu) – komplikace pro farmaceutické využití • Příčina – vysoká hydrofobicita, nízká rozpustnost a spontánní agregace ve vodném prostředí, omezený prostup agregátů membránami  Řešení – byl nalezen univerzální excipient (nosič) schopný významně zvýšit rozpustnost a zcela potlačit agregaci ve vodném prostředí Rak, J.; Tkadlecová, M.; Cígler, P.; Král, V. Chem. Listy 2008, 102, 209-212. Rak, J.; Kaplánek, R.; Král,V. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2010, 20, 1045–1048. Rak, J.; Jakubek, M.; Kaplánek, R.; Matějíček, P.; Král, V. (v recenzním řízení)



Boronové klastry – inhibice HIV-1 proteázy: • HIV-1 proteáza – enzym zodpovědný za replikaci viru způsobující selhání imunitního systému (AIDS) • Inhibice současnými virostatiky málo účinná, tvorba rezistence viru vůči lékům  Připraveny nové účinné inhibitory HIV-1 proteázy Cígler P. et al. Proc. Nat. Acad. Sci. 2005, 102, 15394-15399. Matějíček P. et al. Langmuir 2006, 22, 575-581. Cígler P. et al J. Phys. Chem. B 2007, 111, 4539-4546. Cígler P. et al. Biointerfaces 2008, 64, 145-149. Kožíšek M. et al J. Med. Chem. 2008, 51, 4839-4843. Řezáčová P. et al J. Med. Chem. 2009, 52, 7132–7141. Patenty: WO 2005073240, 2005, 70 p.; CZ 295245, 2004, 26 p.; CZ Patent Application PV 2005-27, 2005.

Výzkumný program: Chemická biologie a experimentální léčiva Doc. MUDr. Marián Hajdúch, PhD. , MUDr. Petr Džubák, PhD.

Hlavní cíl: vybudovat v rámci projektu BIOMEDREG národní platformu pro chemickou biologii a design léčiv. Urychlit identifikaci biologicky aktivních molekul. •


•

Program přispěje:

 k identifikaci nových molekul se zajímavými biologickými účinky v oblasti nádorových a infekčních onemocnění  k identifikaci nových cílů pro terapii nádorů a infekcí  k optimalizaci terapie nádorových a infekčních onemocnění

•

Klíčové body programu:

•

Vybudovat a spravovat chemickou knihovnu, která bude obsahovat široké spektrum malých molekul (až 400 000 různých chemických molekul), včetně unikátních molekul vyvíjených partnery projektu. Zavést robotické, vysoce propustné testování různých biologických aktivit malých molekul na buněčných a/nebo nebuněčných systémech. BL2/BL3 Vývoj a optimalizace účinku potenciálních léčiv

  

Výzkumný program: Chemická biologie a experimentální léčiva Doc. MUDr. Marián Hajdúch, PhD. , MUDr. Petr Džubák, PhD.

Klíčové metodické přístupy: • Buněčná biologie, biochemie, vysoce propustný a vysoce kapacitní screening biologických aktivit, robotizace. • Genomika, proteomika, metabolomika, bioanalytika • Bioinformatika , biostatistika

Instrumentace

Bioinformatika

Reagencie/buňky

Testy buněčné/biochemické

Informatika/databáze

Robotizace

Aplikační software

Betulinic acid derivatives Chemistry: Dr. Sarek, Faculty of Sciences, UP

Anticancer Antibicrobial Antiinflammatory Aniviral (HIV – maturation inhibitors)

Bee venom antimicrobial peptides

(PI: Dr. Cerovsky, IOCHB) Peptide sequence

NMR based structure

Bee venom antimicrobial peptides

(PI: Dr. Cerovsky, IOCHB) Antimicrobial activity (bactericidal) → development as a topical antibiotics Minimal inhhibitory concentration (µmol/l)

Sample code

LL 8/12

Enterococcus faecalis CCM 4224

Staphylococcus aureus CCM 3953

Escherichia coli CCM 3954

Pseudomonas aeruginosa CCM 3955

Staphylococcus aureus 4591 methicillin resistant

Staphylococcus haemolyticus 16568 fluoroquinolone resistant

Escherichia coli 16702 fluoroquinolone resistant

Pseudomonas aeruginosa 16575 fluoroquinolone resistant

11,4

14,5

0,83

0,61

7,5

0,58

0,62

1,17

Hemolytic activity >200 µmol/l Human fibroblast cytotoxicity >100 µmol/l Solubility in water based formulations >5mM Without skin and eye toxicity High stability, apyrogenic

Polymeric anticancer drugs and diagnostics (PI: Prof. Ulbrich, IMCH AS CR) Polymeric anticancer doxorubicin IN VIVO efficacy (P388D1 leukemia model) drug

drug

Polymeric anticancer drugs and diagnostics (PI: Prof. Ulbrich, IMCH AS CR) Polymeric Gd MRI contrast agent – blood pool

Buněčná biologie - Příprava stabilních transfektantů s využitím fůzních genů Inhibice proteazomu U2OS ubikvitin GFP

kontrola

• • •

160 nM bortezomib 3 h

•

•

Vnesení plazmidu nesoucího gen pro GFP spolu s dalším vybraným genem Umožňuje sledovat vybraný protein v místě a čase Možnosti hodnocení translokace, degradace, nebo proteolytické aktivace fůzních genů. Je možné hodnotit fenotyp buněk. Např. v průběhu apoptózy dochází k charakteristickým změnám morfologie buňky. Je možné připravit modely pro studium mechanismu účinku biologicky aktivních látek.

Modely pro studium mechanismu účinku biologicky aktivních látek v buněčných systémech U2OS 53BP1 GFP

kontrola

1 uM daunorubicin 9 h

Signalizace poškození DNA

U2OS alfa-tubulin GFP/ aktin RFP kontrola

5xIC50 taxol 9 h

Stabilizace mikrotubulů

Modely pro studium mechanismu účinku biologicky aktivních látek v buněčných systémech. CEM Casper3-RG

• • •

•

Hodnocení aktivace apoptózy v reálném čase Systém využívá hodnocení aktivity kaspázy 3 v buňkách v reálném čase Systém využívá princip FRET, kdy Tag GFP je spojený s tag RFP pomocí linkeru obsahujícího peptický DEVD motiv, který je specificky štěpený kaspázou 3. Po rozštěpení peptidu a vzdálení GFPRFP dochází k zániku přenosu fotonu na RFP a poklesu emise v červeném spektru.

Mgr. Ivo Frydrych, Ph.D. Mgr. Jiří Řehulka Excitační a emisní spektra Casper3-RG (Evrogen)

Buněčná biologie - Mgr. Petr Konečný Testování chemických látek s potenciálními účinky na regulaci buněčného cyklu (triterpeny, chinolony, karborány a další) – buněčný cyklus, monitorování DNA a RNA syntézy

G2/M blok

Afinitní purifikace cílů protinádorových léčiv a jejich identifikace technologií LC-MS/MS Mgr. Gabriela Rylová Identifikace cílů potenciálních protinádorových léčiv Kultivace buněk, příprava lyzátů, afinitní purifikace biotinylového léčiva na magnetické kuličky Dynabeads a navázání specifických proteinů Separace navázaných proteinů na 1D SDSPAGE, hmotnostně spektrometrická analýza (MALDI TOF/TOF, iontová past) Validace identifikovaných cílů: western blot, transfekce, in vitro transkripce, in vitro translace, biochemické testy…

Proteomika Mgr. Dušan Holub, Mgr. Tomáš Ozdian Komplexní proteomické profilování účinků protinádorových léčiv, identifikace proteinů, validace a kvantifikace biomarkerů, MRM, absolutní a relativní kvantifikace peptidů.

LC-MS/MS

MRM

LC-MALDI

Komplexní proteomické profilování protinádorových léčiv. Porovnání proteomických profilů 27 v klinické praxi používaných léčiv Zavedení a využití metabolického značení těžkými aminokyselinami Arg, Lys Relativní kvantifikace peptidů Validace diferenčních změn pomocí western blotu a MRM

SILAC značení - rozdíl 6 Da identických peptidických párů relativní kvantifikace proteinů

Analýza účinku látek in vivo Vehicle PNH-192 100 mg/kg

Tumor volumes PNH-192 100 mg/kg 5500

* * *

5000 4500 4000 3500 3000 2500

MVDr. Dalibor Doležal

2000

* *

1500 1000 500

Mat-Ly-Lu/GFP – D10

4T1/Luc – D0

0 0

1

2

3

*

*

*

4

5

6

7

8

9

10

*

*

*

11

12

Days from administration Treatment

4T1/Luc – D14

Jiří Večerka

Analýza účinku látek in vivo

Výzkumný program: Identifikace a validace biomarkerů Prof. MUDr. Zdeněk Kolář, PhD., doc. Mgr. Jiří Drábek, PhD.

Hlavní cíl: hledání a potvrzování molekulárních biologických indikátorů diagnózy, prognózy a predikce •

Primární zaměření: nádorová onemocnění, převážně kolorektální karcinomy nemalobuněčné karcinomy plic, gliomy

•

Program přispěje ke:

 včasnému rozpoznání nádorů a jejich prekancerozních stadií  méně invazivnímu screeningu nádorů  zvýšení efektivity v podávání cílených léčiv jednotlivým pacientům (medicína šitá na míru) • Program bude shromažďovat a analyzovat:  buněčné linie a pacientské vzorky (buňky, krev, plazmu, biopsie, DNA, RNA)  klinické informace (data obsažená v nemocničním informačním systému, v lékařských záznamech, patologických zprávách, laboratorních hodnotách, systémech klinického testování a v dotaznících účastníků klinických studií)  biomolekulární informace (na signální dráhy napojená genomická, transkriptomická, proteomická a metabolomická data )

Výzkumný program: Identifikace a validace biomarkerů Prof. MUDr. Zdeněk Kolář, MD., PhD., doc. Mgr. Jiří Drábek, PhD. Uživatelské skupiny: • Výzkumní pracovníci, studenti a lékaři • Další výzkumné skupiny IMTM (Farmakologie a toxikologie, Translační medicína) • Rozhodujícím partnerem programu je Fakultní nemocnice Olomouc • Farmaceutický a biotechnologický průmysl  nové informace o indikátorech nádorů  lepší terapeutické zacílení nových léků a chemopreventivních látek pro jednotlivé pacienty

Klíčové metodické přístupy: • •

Biobanking, knockout, knockdown, genomika, transkriptomika, proteomika, metabolomika bioinformatika , biostatistika

Klonální zastoupení genu Her-2/neu u ca prsu Soňa Mlčochová RNDr.Božena Braunerová Mgr.Vladimíra Koudeláková RNDr.Radek Trojanec, Ph.D.

Specifické cíle projektu: objasnit význam klonálního zastoupení počtu kopií Her-2/neu ve vzorku pro odpověď na Herceptin CEP 17 Her-2/neu

Stanovení prediktivních a prognostických markerů u „triple-negativního“ ca prsu metodou FISH MUDr.Kateřina Bouchalová, Ph.D. MUDr.Magdaléna Čížková RNDr.Radek Trojanec, Ph.D.

Specifické cíle projektu: popsat prediktivní a prognostický význam genů TOP2A, EGFR, TP53 a C-MYC u ca prsu s negativními hormonálními receptory a fyziologickým statusem Her-2/neu CEP 17 Her-2/neu

Vyšetření translokace genu ALK u pacientů s karcinomem plic metodou FISH Soňa Mlčochová Mgr.Vladimíra Koudeláková Mgr.Magdaléna Megová RNDr.Radek Trojanec, Ph.D. Vyuţití: Translokace genu ALK u pacientů s nemalobuněčným karcinomem plic predikuje dobrou odezvu na léčbu inhibitory této kinázy (Crizotinib).

Fyziologický stav genu ALK

Translokace genu ALK

Studium genetických změn metodou Array CGH Mgr.Vladimíra Koudeláková Mgr.Magdaléna Megová Genome-wide Human SNP6.0 • možnosti detekce balancovaných cytogenetických změn (amplifikace, duplikace, delece), ztráty heterozygosity, uniparentálních dizomií • Využití: • studium komplexních cytogenetických změn u nádorů – hledání nových prediktivněprognostických markerů • studium genetických změn u nádorů po léčbě cytostatiky

Signální transdukce proteinu Egfr1

Doc. Mgr. Jiří Drábek, PhD.

Mutace tyrozinkinázové domény EGFR1

Nemalobuněčný plicní karcinom (NSCLC), (parafinový řez, hematoxylin-eosin)

Struktura EGFR1 proteinu Mgr. Sylvia Wieczek. Mgr. Jana Stránská, PhD.

Sequence capture a celogenomové sekvenování Doc. Mgr. Jiří Drábek, PhD.

Mgr. Petr Vojta

Technika „sequence capture“ – selektivní vychytávání DNA kontinuálních i diskontinuálních regionů o velikosti cca 30 MB pomocí hybridizačních technik.

Projekty RNA expresního profilování Detekce minimální reziduální choroby (MRD) u pacientů se solidními nádory (karcinom tlustého střeva, slinivky břišní, plic, prsu) Expresní profilování nádorů (karcinom konečníku, jícnu, leukémie)

Mgr. Andrea Benedíková

MUDr. Josef Srovnal, PhD.

Detekce MRD - metodiky Transport - vzorky SK nebo KD (V=10, resp. 5ml) transportované v EDTA, Pax Gene zkumavkách, vzorky tkáně v RNA Later (stabilizace RNA, inhibice RNáz) Izolace RNA - izolovaná z cca 11 miliónů jaderných buněk krve nebo dřeně a z 20-40mg tkáně metodou dle Chomczynského (Tri-reagent, MRC) Transkripce – 3 µg RNA/30 µl reakční směsi s použitím random primerů, H minus M-MuLV reverzní transkriptázy (Fermentas) Real time RT-PCR – reakční směs (25 µl) obsahuje specifické primery, TaqMan sondu, 100 ng cDNA. Kvantifikace dle standardizační křivky (standardy-plazmidová DNA)

Disease free survival (DFS) dle pozitivity CEA a CK20 mRNA v periferní krvi

Expresní profilování nádorů Technologie microarrays – platforma Affymetix • high-density oligonucleotide arrays

• photolitography • 28 869 genes • 26 probes per gene (25mer)

• 764 855 probes • Many controls

Možnosti microrrays – platforma Affymetrix Analýzy: Gene arrays miRNA arrays

SNP Cytogenetic arrays Exon arrays

Tilling arrays

Scanning

Klinické aplikace DNA microarrays 1. Screening potencionálních molekul Nové terapeutické cíle Nové prediktivní a prognostické markery

2. Analýza buněčných pochodů Změny genové exprese v závislosti na exp. podmínkách či terapii Identifikace molekulárních drah 3. Klasifikace Nové molekulární subtypy Prospektivní identifikace pacientů např. good respondérů

Biomarkers of drug resistance to Aurora kinases inhibitors Newly discovered Serine/Threonine kinases : Regulates Mitosis • Aurora A- Centrosome maturation, spindle assembly • Aurora B - Chromosomal segregation & Cytokinesis • Abnormal activity – Aneuploidy and Transformation • Considered as Oncogenes ( Kollareddy et al, 2008) Madhusudhan Kollarredy

Genomic and transcriptional alterations in cell lines resistant to AKIs

Validation of biomarkers on CYC116 in vitro chemosensitive or chemoresistant patient samples sensitive resistant

NRP1 MID1 LCN2 SERINC2 ANXA10

p<0,045

PRKACB

p<0,025

Ker-13 Ker-7

p<0,005

KLK5 MMP1 HOXB5 SEMA3A PLK3 BCL-XL CD55 EHF

p<0,03

NCAM1 T FPI T SPAN1 ARHGAP29 A4GALT T BX3 PPAP2B T NFAIP3

p<0,03

GJC1 CYP1A1 CYP24A1

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

Phased biomarker development pipeline in colorectal cancer

Collaboration with S. Surinova and Rudi Aebershold, ETH Zurrich

Phased biomarker development pipeline








Výzkumný program: Experimentální farmakologie a toxikologie látek s biologickou účinností Prof. RNDr. Pavel Anzenbacher, DrSc., Prof. RNDr. Jitka Ulrichová, CSc.

Hlavní cíl: Získání znalostí o vlastnostech účinných látek s cílem ověřit jejich použitelnost jako perspektivních léčiv •

Primární zaměření: farmakokinetika, farmakodynamika a chemoprotektivní účinky, farmakogenetika, buněčná toxicita

• •    

Program přispěje k výběru látek, které budou mít reálnou šanci uspět jako potenciální léčiva či chemoprotektiva v důsledku: příznivé biodistribuce v organismu specifické interakce s cílovou tkání zaměření na jedince odpovídající na podání dané látky omezení nebo zamezení nežádoucím a toxickým účinkům umožní personalizaci medicíny

• • • • •

Práce na tomto programu se soustředí na následující okruhy: Osud látky v organismu – na molekulární úrovni Interakce látky s receptorovými strukturami, molekulární cíle Genetická predispozice organismu Toxicita látek na buněčné úrovni, minimalizace potenciálních lékových interakcí

Výzkumný program: Experimentální farmakologie a toxikologie látek s biologickou účinností Prof. RNDr. Pavel Anzenbacher, DrSc., Prof. RNDr. Jitka Ulrichová, CSc. • •

Chemoprotektivní účinky, molekulární mechanismy a verifikace Vliv elektromagnetického záření na biol. systémy, fotodynamické vlastnosti molekul

Uživatelské skupiny: • Výzkumní pracovníci, studenti a lékaři • Farmaceutický a biotechnologický průmysl Klíčové metodické přístupy: • biochemická farmakologie, enzymologie, bioanalytika • primární buněčné kultury v dynamickém uspořádání – „Quasi in vivo“ • farmakokinetické experimenty in vivo na modelových organismech • biospektroskopie, studium interakcí biol. makromolekul • metody molekulární biologie (studium exprese proteinů), buněčné biologie • bioinformatika , biostatistika

Modelový systém lidských jaterních mikrosomálních cytochromů P450 CYP450

Detection

Tested

CYP activity

1A2

fluorescence HPLC fluorescence HPLC fluorescence

☺ ☺ ☺

7-ethoxyresorufin O-deethylation 7-ethoxyresorufin O-deethylation coumarin 7-hydroxylation coumarin 7-hydroxylation 7-ethoxy-4-(trifluoromethyl) coumarin O-deethylation 7-ethoxy-4-(trifluoromethyl) coumarin O-deethylation luciferin-6´ methyl ether demethylation (P450-Glo® substrate) diclofenac 4´-hydroxylation 6´-deoxyluciferin hydroxylation (P450-Glo® substrate) (S)-mephenytoin 4´-hydroxylation 6´-deoxyluciferin hydroxylation (P450-Glo® substrate) bufuralol 1´-hydroxylation 6´-deoxyluciferin hydroxylation (P450-Glo® substrate) chlorzoxazone 6-hydroxylation testosterone 6β-hydroxylation luciferin-6´ benzyl ether debenzylation (P450-Glo® substrate)

Mgr. Vlastimil Mašek, PhD.

Prof. RNDr. Pavel Anzenbacher, DrSc.

2A6 2B6

☺

HPLC

•Mikrosomální frakce ultracentrifugací jaterního homogenátu •Použití specifického substrátu pro stanovení aktivit nejdůležitějších forem CYP •Screening inhibičních vlastností – fluorescenční nebo luminiscenční detekce; přesné stanovení pomocí HPLC

2C8

luminescence

☺

2C9

HPLC luminescence

☺ ☺

2C19

HPLC luminescence

☺

2D6

HPLC luminescence

☺

2E1 3A4

HPLC HPLC luminescence

--☺

Výsledky - přehled Pokles aktivit CYP pro 1µM "inhibitor" GB 105

100

GB 153

75 %

GB 113

GB 18

GB 120 GB 153

50

GB 18 GB 186

25

GB 187 GB 195

0 1A2

2A6

2B6

2C8

2C9

2C19

3A4

2D6

GB 225 GB 48

CYP form

Pokles aktivit CYP pro 10µM "inhibitor" GB105, GB120, GB153, GB18, GB225

100

GB 105 GB 113 GB 120

75

GB 153 %

50

GB 18 GB 186

25

GB 187 GB 195

0

1A2

2A6

2B6

2C8

2C9 CYP form

2C19

3A4

2D6

GB 225 GB 48

GB 113

GB 186

Výzkumný program: Translační medicína Prof. MUDr. Vladimír Mihál, PhD. , Prof. MUDr. Jiří Ehrmann, PhD.

Hlavní cíl: zaměřovat výzkumné aktivity projektu BIOMEDREG na klinicky relevantní témata a problémy. •


•

Program translační medicíny přispěje:

   

ke včasnému rozpoznání nádorů a dalších chorob zvýší efektivitu ve vývoji léků zvýší účinnost léků umožní personalizaci medicíny.

•

Program bude shromažďovat a analyzovat :

 klinické informace (data obsažená v nemocničním informačním systému, v lékařských záznamech, patologických zprávách, laboratorních hodnotách, systémech klinického testování a v dotaznících účastníků klinických studií)  biomolekulární informace (genomická, proteomická a další vysoce-kapacitní molekulární a buněčná výzkumná data)

Výzkumný program: Translační medicína Prof. MUDr. Vladimír Mihál, PhD. , Prof. MUDr. Jiří Ehrmann, PhD.

Uživatelské skupiny: • Výzkumní pracovníci, studenti a lékaři •

Rozhodujícím partnerem programu je Fakultní nemocnice Olomouc

• Farmaceutický a biotechnologický průmysl  nové informace o patofyziologii široce rozšířených lidských nemocí  lepší terapeutické zacílení nových léků a chemopreventivních látek na molekulární úrovni Klíčové metodické přístupy: • genomika, proteomika, metabolomika, bioanalytika • validační klinické studie, proof-of-concept klinické studie • bioinformatika , biostatistika

Clinical efficacy of Protaxel therapy in ovarian carcinoma patient – Phase I trial Biophysica Fnd. and Interpharma Praha, a.s.

CA-125:

before treatment

after 3 cycles

1400

640

after 5 cycles

106

ng/ml

Fenretinide in Cystic Fibrosis P.I.: Prof. Radzioch, McGill University

A

*

70

†

1e+8

60

*

1e+7

50 40 30 20 10 0 WT

FEN

CTRL

* CFU in lungs (10y)

AA (nmol/µg of protein)

80

CF

WT-FEN

1e+6

1e+5

1e+4

1e+3

CF-FEN

1e+2

B

DHA (nmol/µg of protein)

15

*

WT

29.8-FOLD

*

*

10

Cftr-KO

WT

*

A. Lung WT

Cftr-KO 8.8-FOLD

B. Plasma Cftr-KO

WT

12

12

10

10

8

8

6

6

4

4

2

2

Cftr-KO

5

0 WT

C

CF

1000

WT-FEN

CF-FEN

*

100

N FE

TR

L

n= 19 n= 13

C

N FE

TR

L

n= 18 n= 19

C

L

N FE

N

n= 19 n= 13

TR

C

TR

L

n= 11 n= 12

C

10

FE

AA/DHA ratio

*

1 WT

CF

WT-FEN

CF-FEN

2.2-FOLD

7.1-FOLD

1.7-FOLD

5.3-FOLD

Gibault et al. AJRCMB 2009, Wojewodka et al. AJRCMB2009

Fenretinide for colonized CF patients – FDA approval for orphan drug status and clinical trial in 2010

Buněčná biologie a testování protinádorových léčiv, biomarkery, projekty navázané na klinické studie Měření buněčného cyklu (ploidity) na pacientském nádorovém materiálu – prognostický význam u ca endometria Sortování buněk pro účely klonování a selekci specifických buněčných populací za účelem analýzy proteinů, RNA, DNA.

FACSAria II SORP

Molekulární podstata odpovědi na kortikoidy u akutní lymfatické leukemie u dětí MUDr. Michaela Špenerová Cíle projektu: •

Stanovení chemosensitivity leukemických buněk in vitro na PRED, DEX a PRED+DEX v kombinaci.

•

Analýza profilů genové exprese v lymfoblastech 0. a 8. den (před/po PRED předfázi léčby) pomocí technologie DNA mikročipů.

•

Využití sortované „čisté“ populace nádorových buněk k identifikaci biomarkerů senzitivity/rezistence na terapii PRED/DEX.

•

Identifikace prediktivních faktorů odpovídajících za specifickou chemorezistenci s cílem individualizovat terapii pacientů s dětskou ALL.

Uniqueness of the Czech National Cancer Registry

•

• •

• • •

the Czech National Cancer Registry (CNCR) contains almost 1.5 mil. records on cancer patients since 1976 population-based data, covering 100% of the Czech population double control of mortality data: records are independently verified against Death Records Database mortality coding according to WHO nomenclature all cancer diagnoses included www.svod.cz

Web portal on cancer epidemiology: on-line accessible information + educational tool

About project News Epidemiological analyses Publications, reports

Epidemiological analyses

Software SVOD Analytic tools tutorial

Incidence and mortality Time trends Regional overview Age analyses

Clinical stages International data Comparative standards

http://www.svod.cz

Comprehensive overview

Mgr. Lenka Radová Ph.D.

Bc. Dana Cahová

Ing. Rolf Čábelka

Mgr. Bc. Libor Ličman

Tomáš Novotný DiS

Vývoj SW CytoRezist Mgr. Bc. Libor Ličman

• CytoRezist • Vyhodnocení MTT testu • Hledání a prohlížení výsledků IC50 • Interpolace křivky přes „four parameter logistic interpolation“ (implementováno pomocí Thomas Flanagan's Java Scientific Library)

Data mining a analýza chemických dat • Data mining • SQL • Data miningový SW KNIME • Clustering • Decision Tree • Atd.

Mgr. Bc. Libor Ličman

Analýza klinických dat Bc. Dana Cahová Mgr. Lenka Radová, Ph.D. -Analýza dat z rutinních a speciálních vyšetření, dat z nemocničního registru, klinických dat (např. analýzy přežití) -hledání vztahů, vazeb a odlišností mezi jednotlivými naměřenými údaji 14

sCD200 in systemic blood at surgery

12

1.0 0.9 p<0.03

0.8

negative positive

0.7

10

8

6

4

DFS

0.6 2

0.5 0.4

0

0.3

0

2

4

6

8

sCD200 in portal blood

0.2 HR=2.7 95%Сl (1.44 ; 10 .67)

0.1 0.0 0

6

12

18

24

30

36

42

Time (months)

48

54

60

66

72

10

12

14

Analýza microarrays Mgr. Lenka Radová, Ph.D.

Analýza dat z DNA mikročipů platformy Affymetrix (expresní, exonové, SNP čipy) -hledání významně odlišných genů ve vztahu k typu léčby, odpovědi na léčbu a dalším parametrům -Analýza lidských a myších microarrays

Analýza genomických dat Mgr. Lenka Radová, Ph.D. -analýza mnohorozměrných dat (metody PCA, hierarchické klastrování, faktorová analýza, …) -hledání vzájemných podobností a odlišností účinků protinádorových léčiv -Experimenty ve spolupráci s AV ČR

Vizualizace Ing. Rolf Čábelka

• Vizualizace genomických dat pomocí např. circos plots (zobrazení nejvýznamnějších genů v experimentu) • Návrh porovnávacích kriterií pro různé typy čipů od společnosti Affimetrix. • Začlenění zobrazení grafu do SW balíku R. • Upgrade balíku s doplněnými možnostmi interakce.

Klastr MedChemBio - www.medchembio.cz ČLENOVÉ Konárovice

• • •

(Biotest, s.r.o.)

•

Opava MD-Pharm

Akademická pracoviště : Univerzita Palackého v Olomouci Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, Praha Vysoká škola chemicko-technologická v Praze

Česká republika LSC Farmak

(ICT) UPOL

IOCB CRF SciTech

STAR Czech

BioApex Intellmed

Olomouc Eurotex

Olchemim

• • • • • • • • • • • • •

Malé a středně velké společnosti : Quinta Analytika, s.r.o., Praha LSC, s.r.o., Praha STAR Czech s.r.o., Praha Olchemim, s.r.o., Olomouc MD-Pharm, s.r.o., Opava Sci-tech, s.r.o., Praha ITA-intertact, s.r.o., Olomouc Intellmed s.r.o., Olomouc Farmak, a.s., Olomouc Circle Line Associates, s.r.o., Praha BioApex, s.r.o., Olomouc BioPatterns, s.r.o., Olomouc (Biotest, s.r.o., Konárovice)

• • • •

Další ČSCH, Praha ČSBMB, Praha Nadace pro výzkum rakoviny Olomouc

Velká národní infrastruktura EATRIS-CZ Cestovní mapa velkých infrastruktur EATRIS-CZ nádorové centrum

Biologická léčiva, malé molekuly, biomarkery

EATRIS-CZ Koordinace a podpora uživatelský vstup

EATRIS-CZ neuro-centrum ATMP, biologická léčiva, značky pro zobrazovací metody

EATRIS-CZ infekční centrum

Malé molekuly, biomarkery

EATRIS/EATRIS-CZ: Relationship to other large infrastructures and Collaborative Opportunities

•BBMRI – interface: tissue and bio-banks, expertise in human and animal (model) pathology, quality standards, policies, patient data banks, disease-specific data banks;

• ECRIN – interface: transfer of projects that successfully passed clinical phase 0, I and IIa studies to progress with late phase II and beyond; use of ECRIN where multi-centre studies are needed even for early phase clinical trials; exchange observations from the clinic back to scientists (reverse translation), expertise in regulatory affairs, common training courses; • INFRAFRONTIER – interface: consultation in choosing the right animal model for preclinical studies, characterisation of novel and disease-specific (mouse) models; archiving of such; quality standards and regulatory standards (animal husbandry, animal studies, etc.), training courses; • INSTRUCT – interface: service in /access to specialty infrastructure components in structural biology, e.g. in small molecule characterization, elaboration of a biological mechanism of action; • EU-Openscreen – interface: collaborative use of technology and interdisciplinary expertise for small molecule discovery and development, access to large compound libraries or chemoinformatics, databases; • EuroBioImaging – interface: collaboration on nonstandard/sophisticated problems in biomolecular or biomedical imaging, training possibilities;

BIOMEDREG EATRIS

CEITEC OLOMOUC INSTRUCT ICRC ECRIN RECAMO BBMR BRNO

Ztraceni v translačním výzkumu…

Poděkování vedení UP, LF UP, PřF UP partnerům projektu – FNO, ÚOCHB AV ČR a VŠCHT Řídícímu orgánu a jeho zaměstnancům národní i regionální politické reprezentaci učitelům, rodinám, studentům, pacientům kolegům, spolupracovníkům a všem, který svým dílem nebo nadšením přispívají k realizaci našich projektů

Biomedicína pro regionální rozvoj a lidské zdroje BIOMEDREG

Recommend Documents