Kedvezményezett neve:

Természettudományi Kutatóközpont

A projekt címe: VEKOP-2.3.3-15-2017-00014

A személyre szabott terápiát elősegítő biomarker kutatásokhoz szükséges analitikai laboratórium fejlesztése

A támogatás összege: 216 356 979,- Ft

A támogatás mértéke: 100%

Tartalmi összefoglaló:

A projekt céljaként fogalmazódott meg biomarkerek, biomarker-panelek kutatása és fejlesztése orvosi diagnosztikai felhasználásokra és személyre szabott terápiás eljárások elősegítésére. Ennek érdekében olyan, nemzetközileg is kiemelkedő színvonalú génanalitikai laboratóriumot hoztunk létre, amely egyszerre alkalmas felfedező kutatásokra és a felfedező fázisban megismert biomarkerek validálására, ezekkel kapcsolatban nagyszámú biológiai minta vizsgálatára. A fejlesztés során beszerzésre került műszer-együttes nemzetközileg is az élvonalba tartozó, többszintű kutatásokat tesz lehetővé a nukleinsav alapú biomarkerek vizsgálatában.

Első lépésként a készülékek számára megfelelő laborterületet alakítottunk ki, majd közbeszerzési eljárás keretében meghirdettük (2017/S 250-526629) az alábbi készülékek és rendszerek beszerzését: 1) nagy-áteresztőképességű, microfluidikai chipekkel működő, transzkriptomikai mérésekre alkalmas multiplex PCR rendszer, 2) ’droplet digital’ PCR rendszer a vizsgálati módszerek kidolgozásához szükséges kiszolgáló elemekkel, 3) kvantitatív real-time PCR készülék, amely a függetlenített filterkombinációknak köszönhetően folytonosan állítható hullámhosszon is alkalmazható, 4) nukleinsav analizátor egy kompakt, teljesen automatizált mikrokapilláris gélelektroforézis készülék, amely az előző pontokban említett készülékeket szolgálja ki. A közbeszerzési eljárás eredményesen zárult, és a nyertes ajánlattevőkkel (Ferol Kft, Bio-Rad Magyarország Kft, Life Technologies Magyarország Kft, KROMAT Kft) a készülékek szállítására, beüzemelésére és felhasználói szintű betanítására szerződést kötöttünk. A készülékek 2018-ban folyamatosan érkeztek a laboratóriumba.

A Természettudományi Kutatóközpontban (TTK) létrehozott nukleinsav-analitikai laboratóriumot egyrészt a TTK kutatócsoportjai saját és együttműködésben végzett kutatásaikhoz használják, másrészt külső intézmények (Semmelweis Egyetem, Eötvös Loránd Tudományegyetem) kutatói végeznek vizsgálatokat a laboratórium készülékein. A főbb kutatási területek:

1) sejtbiológiai és farmakológiai kutatások: számos tudományterületet átfogó interdiszciplináris kutatások, részben szerkezeti biológiai alapkutatások, melyek lehetővé teszik a fiziológiás és patofiziológiás folyamatok sejt, illetve molekula szintű értelmezését;

2) rendszerbiológiai kutatások: a komplex biológiai folyamatok megértését célozzák a proteomika, transzkriptomika, epigenomika és bioinformatika legújabb eszközeinek felhasználásával;

3) felfedező kutatások és kísérleti fejlesztések: a gyógyszerhatások molekuláris szintű biológiai alapjainak vizsgálatát, illetve új, hatékony és biztonságos gyógyszerek létrehozását segítik elő. A kutatások új célfehérjékhez vezető molekuláris és sejtszintű mechanizmusok felismerésére, új elgondolások és anyagok (gyógyszerhordozók, biomarkerek) keresésére összpontosítanak az általános gyógyszertervezési, klinikai vizsgálati és diagnózis stratégiákkal, valamint a gyógyszerek metabolikus és eliminációs sajátságaival összhangban.

A Génanalitikai laboratóriumban futó kutatási projektjei közül kiemelhetők:

1) a terhességi kórképek kórfolyamatainak patobiológiai, immunológiai, „omikai” és rendszerbiológiai elemzésével, jelátviteli útvonalak felderítésével új terhességi biomarkerek kifejlesztése és gyógyszer-hatáspontok azonosítása; 2) a gyógyszer-metabolizáló képesség becslésére alkalmas diagnosztikai eljárások fejlesztése, amelyek lehetővé teszik a gyógyszeres terápia szempontjából nagyobb kockázatot hordozó tényezők felismerését, és a betegek metabolikus sajátságaihoz igazított gyógyszeres kezelést; 3) ABC membrán-transzporterek vizsgálata, biomarkerként történő alkalmazhatóságuk feltérképezése; 4) az emberi genomban fellelhető mikroRNS-ek és transzpozon elemek kutatása; 5) a genetikai instabilitás sejtszintű vizsgálata a daganatok keletkezésének megértésére; 6) a DNS hibajavítás, a genom-integritás fenntartásáért felelős mechanizmusok tanulmányozása, a személyre szabott immunológiai válaszok molekuláris alapjainak vizsgálata; 7) az emberi pluripotens őssejtek, a visszaprogramozás és a szöveti differenciálódás vizsgálata, a genetikai markerek nyomon követése, az egyéni genetikai jellemzők (mutációk és polimorfizmusok) monitorozása, a biomarkerek nagyszámú mintában történő, gyors és érzékeny detektálása, amelyek mind alapkutatási és a klinikumban felhasználható eredményeket mutatnak fel.

A fejlesztés eredményeként létrejött laboratórium a célzott KFI fejlesztésekkel párosulva új biomarkerek felismerését és a személyre szabott terápiás stratégiák kialakítását eredményezi. A kutatási projektek többnyire hazai egyetemi kutatócsoportokkal és ipari partnerekkel (pl. Richter, EGIS, Toxi-Coop ZRt, Servier) együttműködésben valósulnak meg. A megvalósult fejlesztés folyamatosan hozzájárul új munkahelyek teremtéséhez és a kutatói utánpótlás képzéshez [graduális gyakorlati kurzusok, nyári gyakorlatok egyetemi hallgatóknak, BSc, MSc diplomamunka készítés, valamint a poszt-graduális képzés során doktori munka (PhD) végzés (Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Semmelweis Egyetem, Eötvös Loránd Tudományegyetem, Szent István Egyetem).

A génanalitikai laboratóriumban folyó kutatási projektek lehetőséget teremtettek arra, hogy becsatlakozzunk az ELIXIR (European Life Science Infrastructure for Biological Information) munkájába, amely biztosítja az élettudományi adatok és kapcsolódó szolgáltatások hozzáférhetőségét a kutatás és az ipar számára, továbbá koordinálja, egységesíti és fenntartja a bioinformatikai erőforrásokat. A génanalitikai laboratórium kiemelkedő hátteret biztosított a TTK kutatócsoportjainak vezető nemzetközi kutatóműhelyekkel, egyetemekkel [pl. University of Ljubljana (Slovenia), University of Basel (Svájc), National Institutes of Health, University of Southern California, Wayne State University (mind USA), Medical University of Vienna (Ausztria), Ben Gurion University (Izrael)], valamint biotechnológiai kutatásfejlesztő cégekkel [pl. Biognosys (Svájc), Zymo Research (USA)] történő kollaborációjához is. Ezekből a munkákból jelentős számú közlemény került publikálásra, több magas impaktú és/vagy szakterületen vezető folyóiratokban (pl. Eur. Arch. Psych. Clin. Neurosci., Scient. Rep., Brit. J. Clin. Pharmacol., Front. Immunol., Int. J. Mol. Sci.).

A projekt időtartama:

2017.10.19-2020.11.29

Koordinátor: Dr. Monostory Katalin

Eszközbeszerzés

A fejlesztés során a következő készülékeket kerültek beszerzésre közbeszerzési eljárás keretében:

  1. nagy-áteresztőképességű, microfluidikai chipekkel működő, transzkriptomikai mérésekre alkalmas multiplex PCR rendszer (Biomark HD system + Juno system; Fluidigm);
  2. ’droplet digital’ PCR rendszer a vizsgálati módszerek kidolgozásához szükséges kiszolgáló elemekkel (QX200 AutoDG Droplet Digital PCR system + PX1 PCR sealer + CFX96 Touch system + CFX96/384 Touch system; Bio-Rad);
  3. kvantitatív real-time PCR készülék (QuantStudio 5 PCR; ThermoFisher);
  4. nukleinsav analizátor (4200 TapeStation system; Agilent);
  5. a minták speciális tárolására alkalmas folyékony N2 tároló (4002 Classic Cryosystem).

Publikációk:

  1. Kiss Á, Vaskó D, Déri M, Tóth K, Monostory K: Combination of CYP2C19 genotype with non-genetic factors evoking phenoconversion improves phenotype prediction. Pharmacological Reports, 70: 525-532, 2018. doi: 10.1016/j.pharep.2017.12.001
  2. Kovács T, Déri M, Fülöp A, Pálházy T, Háfra E, Sirok D, Kiss Á, Lotz G, Szijártó A, Monostory K: Isoform-dependent changes in cytochrome P450-mediated drug metabolism after portal vein ligation in rat. European Surgical Research, 59: 301-319, 2018 doi: 10.1159/000493923
  3. Monostory K, Nagy A, Tóth K, Bűdi T, Kiss Á, Déri M, Csukly G: Relevance of CYP2C9 function in valproate therapy. Current Neuropharmacology, 17(1): 99-106, 2019 doi: 10.2174/1570159X15666171109143654
  4. King JR, Wilson ML, Hetey S, Kiraly P, Matsuo K, Castaneda AV, Toth E, Krenacs T, Hupuczi P, Mhawech-Fauceglia P, Balogh A, Szilagyi A, Matko J, Papp Z, Roman LD, Cortessis VK, Than NG: Dysregulation of placental functions and immune pathways in complete hydatidiform moles. International Journal of Molecular Sciences 20(20): 4999, 2019. doi: 10.3390/ijms20204999
  5. Déri M, Kiss Á, Tóth K, Paulik J, Sárváry E, Kóbori L, Monostory K: End-stage renal disease reduces the expression of drug-metabolizing cytochrome P450s. Pharmacological Reports 72(6): 1695-1705, 2020. doi: 10.1007/s43440-020-00127-w
  6. Kiss Á, Menus Á, Tóth K, Déri M, Sirok D, Gabri E, Belic A, Csukly G, Bitter I, Monostory K: Phenoconversion of CYP2D6 by inhibitors modifies aripiprazole exposure. European Archives of Psychiatry and Clinical Neuroscience 270(1): 71-82, 2020.doi: 10.2174/1570159X15666171109143654
  7. Menus Á, Kiss Á, Tóth K, Sirok D, Déri M, Fekete F, Csukly G, Monostory K: CYP3A4 expression may predict metabolic side-effects of clozapine in schizophrenia. Scientific Reports 10: 21283, 2020. doi: 10.1038/s41598-020-78474-0
  8. Csikány N, Kiss Á, Déri M, Fekete F, Minus A, Tóth K, Temesvári M, Sárváry E, Bihari L, Gerlei Zs, Kóbori L, Monostory K: Clinical significance of personalized tacrolimus dosing by adjusting to donor CYP3A-status in liver transplant recipients. British Journal of Clinical Pharmacology, 2020. doi: 10.1111/bcp.14566
  9. Fóthi Á, Biró O, Erdei Z, Apáti Á, Orbán TI: Tissue-specific and transcription-dependent mechanisms regulate primary microRNA processing efficiency of the human chromosome 19 MicroRNA cluster. RNA Biology, 2020. doi: 10.1080/15476286.2020.1836457
  10. Szabo S, Karaszi K, Romero R, Toth E, Szilagyi A, Gelencser Z, Xu Y, Balogh A, Szalai G, Hupuczi P, Hargitai B, Krenacs T, Hunyadi-Gulyas E, Darula Z, Kekesi KA, Tarca AL, Erez O, Juhasz G, Kovalszky I, Papp Z, Than NG: Proteomic identification of Placental Protein 1 (PP1), PP8, and PP22 and characterization of their placental expression in healthy pregnancies and in preeclampsia. Placenta 99: 197-207, 2020. doi: 10.1016/j.placenta.2020.05.013
  11. Balogh A, Reiniger L, Hetey S, Kiraly P, Toth E, Karaszi K, Juhasz K, Gelencser Z, Zvara A, Szilagyi A, Puskas LG, Matko J, Papp Z, Kovalszky I, Juhasz C, Than NG: Decreased expression of ZNF554 in gliomas is associated with the activation of tumor pathways and shorter patient survival. International Journal of Molecular Sciences 21(16): 5762, 2020. doi: 10.3390/ijms21165762
  12. Szilagyi A, Gelencser Z, Romero R, Xu Y, Kiraly P, Demeter A, Palhalmi J, Gyorffy BA, Juhasz K, Hupuczi P, Kekesi KA, Meinhardt G, Papp Z, Draghici S, Erez O, Tarca AL, Knöfler M, Than NG: Placenta-specific genes, their regulation during villous trophoblast differentiation and dysregulation in preterm preeclampsia. International Journal of Molecular Sciences 21(2): 628, 2020. doi: 10.3390/ijms21020628
  13. Vokalova L, Balogh A, Toth E, Van Breda SV, Schäfer G, Hoesli I, Lapaire O, Hahn S, Than NG, Rossi SW: Placental Protein 13 (Galectin-13) polarizes neutrophils toward an immune regulatory phenotype. Frontiers in Immunology 11: 145, 2020. doi: 10.3389/fimmu.2020.00145

Csatolmányok:

TTK Génanalitikai Laboratórium ismertető