Opći podaci o projektu
Naziv projekta: Otkrivanje i validacija molekulskih biljega upale u Alzheimerovoj i Parkinsonovoj bolesti, multiploj sklerozi i shizofreniji (4BrainFlames)
Voditelj projekta: prof. dr. sc. Goran Šimić
Ustrojbena jedinica: Zavod za neuroznanost Hrvatskog instituta za istraživanje mozga, Sveučilište u Zagrebu Medicinski fakultet
Partneri na projektu: Klinički bolnički centar Zagreb i Selvita d.o.o.
Trajanje projekta: od 1. siječnja 2024. do 30. lipnja 2026. (30 mjeseci)
Ukupni iznos sredstava projekta: 1.719.138,65 €
Poziv i kod projekta: Ciljana znanstvena istraživanja (CZI);NPOO.C3.2.R3-I1.04.0257
Opis projekta
Projekt za cilj ima razvoj inovativnog proizvoda koji će omogućiti poboljšanje smjernica za dijagnostiku i praćenje bolesti na temelju profila upalnih i imunosnih medijatora. Alzheimerova bolest (AD), Parkinsonova bolest (PD), multipla skleroza (MS) i shizofrenija (SCZ) kronične su, progresivne, onesposobljavajuće i neizlječive bolesti središnjeg živčanog sustava sa značajnim udjelom procesa neuroinflamacije u podlozi njihovog nastanka i razvoja. Trenutno, niti za jednu od navedenih bolesti ne postoji uzročno liječenje. Iako je dostupnost višedimenzionalnih biomedicinskih podataka o pojedinačnim pacijentima (prikaz strukture, aktivnosti i metabolizma središnjeg živčanog sustava, proteinski biomarkeri, genetički biljezi) posljednjih godina značajno porasla te omogućuje sve finiju klasifikaciju pacijenata prema modelima utemeljenim na podacima, strategije liječenja rijetko se oslanjaju na ove specifične podatke visoke kvalitete, koji također nisu uvijek dostupni u kliničkom okružju. Središnji problem koji onemogućuje daljnji napredak u dijagnostici, liječenju i razumijevanju AD-a je pretpostavka da kod svih bolesnika postoji jedinstvena patofiziološka podloga za nastanak i razvoj bolesti, što nije točno jer postoje najmanje četiri različite varijante širenja neurofibrilarne degeneracije koje odgovaraju kliničkoj slici i biološkom profilu bolesti, dok se upalna komponenta bolesti uopće ne razmatra, usprkos činjenici da je aktivacija inflamasoma izravno uključena u nastanak i tijek bolesti. Pored diferencijalno-dijagnostičkih dilema zbog preklapanja ranog PD-a s drugim entitetima iz spektra sinukleinopatija (multiplom sistemskom atrofijom, demencijom Lewyjevih tjelešaca) i ostalih po kliničkoj slici sličnih bolesti (esencijalnog tremora, lijekovima induciranog PD-a, vaskularnog parkinsonizma, parkinsonizma izazvanog toksičnim razinama bakra ili mangana, metaboličkom, infektivnom i autoimunom parkinsonizmu, parkinsonizmu zbog normotenzivnog hidrocefalusa, progresivne supranuklearne paralize i drugih), glavni je problem napretka u dijagnostici, liječenju i razumijevanju PD-a povezanost patologije u središnjem živčanom sustavu s promjenama gastrointestinalnog sustava te zanemarivanje uloge neuroinflamacije, usprkos činjenici da aktivacija inflamasoma dokazano doprinosi gubitku dopaminskih neurona supstancije nigre. Prodromalni stadij u AD-u traje 15-20 godina, a u PD-u 5-20 godina, no unatoč brojnim novim spoznajama o mogućim biološkim biljezima odgovarajućih ranih patoloških promjena još uvijek nema primjerene rane dijagnostike ovih bolesti na temelju prisutnih biomarkera u biološkim tekućinama u pretkliničkom stadiju PD-a, odnosno stadiju subjektivnog i blagog spoznajnog poremećaja koji najčešće prethode AD-u, kao niti praćenja profila neuroinflamacije.
Dosad je bilo samo nekoliko skromnih pokušaja ustanovljavanja djelotvornosti protuupalnih intervencija u pojedinim manjim kliničkim studijama MCI i bolesnika s AD-om, npr. ciklofosfamida (NCT00013650), naproksena i celekoksiba (NCT00007189), antagonista interleukina (NCT04795466), odnosno antibiotika minociklina (NCT01463384), čiji rezultati nisu bili uvjerljivi vjerojatno zbog malih uzoraka (stoga i male statističke snage učinka), kao i vrlo heterogenog biološkog profila i stupnja uznapredovalosti bolesti, a slično je bio slučaj s još manjim brojem pokušaja protuupalnog djelovanja u PD-u, npr. davanjem vitamina B3 zbog njegovog predmnijevanog protuupalnog djelovanja putem GPR109A receptora (NCT03462680, NCT03808961). S druge strane, trenutno je u upotrebi više od 15 imunomodulacijskih lijekova za tretman MS- a, što uvjerljivo pokazuje da se kroz bolje poznavanje imunoloških i upalnih mehanizama može specifično djelovati na tu komponentu bolesti. Više od 50 različitih lijekova za liječenje SCZ ima različit spektar djelovanja, od kojih su brojna još uvijek nedovoljno poznata, posebice ona koja se odnose na protuupalno djelovanje i djelovanje na komponente inflamasoma. Zaključno, terapijske smjernice za ove bolesti ne sadrže optimizirane i stratificirane odluke o liječenju na temelju svih dostupnih genetičkih i molekulskih biomarkera, pa je kliničarima teško izvršiti najbolji mogući odabir utemeljen na podacima. Navedeno stanje u značajnoj je mjeri posljedica složenosti, patofizioloških heterogenosti i interindividualnog raspona aktivnosti bolesti, a djelomično i nedovoljnog poznavanja i mogućnosti upotrebe postojećih i potencijalno novih molekulskih biljega, kao i nepostojanja modela za predviđanje tijeka bolesti kod pojedinačnog pacijenta na temelju njegovih osobnih odlika i biološkog profila njegove bolesti. Za prilagođenije, odnosno kvalitetnije liječenje svakog pojedinog bolesnika s AD-om, PD-om, MS-om i SCZ-om, ključno je preciznije odrediti točno stanje, stadij i podtip bolesti, kao i predskazatelje individualne aktivnosti bolesti, posebice one koji se odnose na stupanj neuroinflamacije i sistemskog upalnog odgovora. Dosad je nešto slično predloženo u ograničenoj mjeri jedino za MS, gdje se u izboru liječenja u specijaliziranim ustanovama podtip MS-a kategorizira na temelju „aktivnosti“ i „progresije“. Pritom se aktivnost definira na temelju trenutnog stanja (novi relapsi, nove lezije prikazane strukturnom magnetskom rezonancijom pomoću gadolinija kao kontrasta koji prikazuje aktivne lezije i mjesta disrupcije krvno-moždane barijere, odnosno na temelju novih lezija i/ili povećanje starih lezija prikazanih u T2 sekvencama), dok se napredovanje bolesti određuje iz stupnja onesposobljenosti bolesnika, što je još uvijek nedovoljno dobar indikator. Značajan udio osobnog i ekonomskog tereta SCZ-a može se pripisati kasnoj ili pogrešnoj dijagnozi, budući da nema jedinstvenih i objektivnih kriterija za dijagnozu i stratifikaciju bolesnika na temelju objektivnih kriterija. SCZ otporan na liječenje (treatment-resistant SCZ, TRS) često rezultira teškim invaliditetom i funkcijskim oštećenjem. Trenutno se dijagnoza TRS- a u najvećoj mjeri donosi pomoću isključnih kriterija koji se temelje na relativno kasnim simptomima bolesti koje je potom teško liječiti prema postojećim smjernicama (klozapinom kao zlatnim standardom). Stoga je neophodno iznaći načine kako unaprijed predvidjeti TRS, kako bi se klozapin propisao u što ranijem stadiju bolesti kada je i njegova djelotvornost bolja. Iako postoje određeni klinički čimbenici i slikovni nalazi povezani sa slabijim odgovorom na liječenje, to ni izdaleka nije dovoljno, budući da još uvijek nema dobrih prediktorskih varijabli za TRS. Trenutno se misli da periferni biomarkeri upale imaju najveći potencijal u predviđanju TRS- a.
Preliminarni transkriptomski i imunocitokemijski rezultati ukazuju na značajnu aktivaciju inflamasoma i neuroinflamacije u svih analiziranih uzoraka moždanog tkiva čeonih režnjeva osoba sa SCZ-om te se s dobrim argumentima vjeruje u važnost određivanja profila neuroinflamacije u osoba sa SCZ-om radi bolje dijagnostike, liječenja i praćenja, a osobito boljeg predviđanja tijeka bolesti u osoba s TRS- om. Na temelju prikupljanja šireg skupa podataka, profiliranja stanica iz likvora i obrade središnjih i perifernih molekulskih biljega upale, provedbom projekta stvorit će se novo znanje koje će istraživačkom timu omogućiti izradu modela kojima će se poboljšati predviđanje tijeka bolesti, posebice TRS-a, ali i potencijalnu korist od protuupalnog tretmana. Temeljne spoznaje proširiti će se na veći broj ispitanika te ukoliko se pokažu točnima, postat će vrijedan terapijski cilj industrijskog partnera. Provedba projekta osigurat će novo znanje koje će se temeljiti na prikupljanju šireg skupa objektivnih podataka i obrade molekulskih biljega, osobito onih povezanih s upalnim procesima. Na taj će se način omogućiti izrada novih modela kojima će se moći utjecati na poboljšanje predviđanja tijeka bolesti, odabir optimalnog liječenja, kao i odrediti potencijalna korist od dodatnog protuupalnog tretmana. Sva navedena znanja i modeli koji će se razviti kroz ovaj projekt olakšat će rad partnera na klinici, kako u njihovom ranom otkrivanju i liječenju navedenih četiriju najčešćih degenerativnih bolesti mozga, tako i u poboljšanju ishoda liječenja. Predloženo istraživanje ima za cilj odrediti i validirati postojeće i nove genetičke i molekulske biomarkere, pogotovo one povezane s perifernom i središnjom upalom, kao i longitudinalne profile putanja bolesti, radi što ranijeg i pouzdanijeg donošenja točne dijagnoze, predviđanje stadija, težine i aktivnosti navedenih četiriju bolesti, kao i boljem predviđanju odgovora na liječenje.
Ciljevi projekta
Glavni cilj ovog projekta je omogućiti precizno modeliranje tijeka bolesti specifično za svakog pojedinog pacijenta s nekom od četiri glavne kronično-progresivne bolesti mozga (AD, PD, MS i SCZ), čime će se ne samo poboljšati rano i pouzdano donošenje točne dijagnoze, kao i objektivnije donošenje kliničkih odluka na temelju objektivnih podataka i razvijenih modela, nego i dobiti bolji uvid u patofiziološke procese uključene u njihov nastanak. Navedeno će omogućiti uvid i u potencijalno nove terapijske ciljeve koje će industrijskom partneru koristiti za daljnji razvoj novih terapija, a to će biti podloga i za nastavak suradnje konzorcija na budućim projektima. Specifični cilj ovog projekta je unapređenje suradnje između istraživačkih organizacija i poduzeća koji su dio konzorcija kroz provedbu istraživanja s ciljem razvoja algoritama potrebnih za individualno specifično određivanje personalizirane strategije liječenja. Cilj projekta je i unaprjeđenje kapaciteta poduzeća za istraživanje, razvoj i inovacije kao i poboljšanje tržišne spremnosti rezultata istraživanja i razvoja.
Metodologija istraživanja
Provedba projekta ostvarit će rezultate na nekoliko razina. Prvenstveno će se odredit novi biomarkeri za aktivnost bolesti (AD, PD, MS, SCZ), progresiju bolesti i odgovor na liječenje korištenjem suvremene multiplex ELISA tehnologije, u kombinaciji s genotipizacijom, slikovnim prikazom strukture i aktivnosti središnjeg živčanog sustava te dobro karakteriziranim kliničkim skupinama i strojnim učenjem. Poboljšat će se razumijevanje mehanizama koji leže u najranijim, početnim stadijima navedenih bolesti, kao i razlika u odgovoru na liječenje kombiniranjem određivanja kratkoročnih in vitro učinaka i dugoročne dinamike bolesti in vivo te višerazinskih biomarkera, genotipizacije i slikovnih podataka. Provedba projekta rezultirat će i razvojem novih prediktivnih modele za stratificiranje pacijenata na temelju molekulskih biomarkera, kliničkih podataka o aktivnosti njihove bolesti, profila neuroinflamacije te progresije i odgovora na postojeće liječenje. Kroz istraživanje će se validirati svaki potencijalni novi biološki biljeg bolesti temeljitom analizom njegove osjetljivosti, specifičnosti i korelacije s progresijom bolesti. Naposljetku, translatirati će se analizirani nalazi u razvoj novih ili nadopunu postojećih smjernica i strategija liječenja za navedene bolesti (AD, PD, MS, SCZ) u mreži suradnih kliničkih ustanova sličnoga profila.
Očekivani rezultati
Planirani rezultati ostvarit će se provedbom istraživanja od strane istraživačkog tima koji ima značajno dvadesetgodišnje iskustvo u otkrivanju, razvoju i validaciji biomarkera, stručnost u dijagnosticiranju i liječenju pacijenata s navedenim bolestima te već postoji dugogodišnja suradnja između partnera na razvoju molekulskih biomarkera, staničnoj i molekulskoj neuroznanosti, neurobiologiji i bioinformatici. Konzorcij sačinjen od dvije istraživačke organizacije i tvrtke za ugovorna istraživanja u području otkrića i razvoja novih lijekova omogućit će uistinu transdisciplinarno istraživanje, budući da će se pokriti cijeli spektar od temeljnih molekulsko-bioloških odrednica nastanka bolesti do kliničkih istraživanja procjene učinka liječenja na temelju teragnostičkih biomarkera.
Projektni tim
MEFZG: prof. dr. sc. Goran Šimić, prof. dr. sc. Fran Borovečki, doc. dr. sc. Antonela Blažeković (Kamelija Horvatović, dr. med., mag. biol. mol.), dr. sc. Maša Filipović (dr. sc. Ana Babić Perhoč), dr. sc. Janja Kopić, dr. sc. Lea Langer Horvat, Perina Šiljeg, mag. biotech. in med., Mihaela Pravica, mag. educ. biol. et. chem., dr. sc. Mirta Boban, dr. sc. Jan Homolak (Davor Virag, dr. med.), doc. dr. sc. Hrvoje Lalić, dr. sc. Martina Rinčić, prof. dr. sc. Vladimir Trkulja, izv. prof. dr. sc. Željka Krsnik, prof. dr. sc. Danka Grčević, dr. sc. Ena Španić Popovački, Ivana Šiprak, mag. oec. (administrativna voditeljica projekta);
Klinički bolnički centar Zagreb: dr. sc. Kristina Gotovac Jerčić, Tamara Čutić, mag. biol. mol., prof. dr. sc. Marina Boban, dr. med., spec. neurolog, prof. dr. sc. Nataša Klepac, dr. med., spec. neurolog, doc. dr. sc. Marina Šagud, dr. med., spec. psihijatar, prof. dr. sc. Darko Marčinko, dr. med., spec. psihijatar, prof. dr. sc. Mario Habek, dr. med., spec. neurolog, doc. dr. sc. Magdalena Krbot Skorić, dipl. ing., dr. sc. Anja Tea Golubić, prof. dr. sc. Dražen Huić, dr. med., specijalist nuklearne medicine, doc. dr. sc. Željka Vogrinc, specijalist medicinske biokemije i laboratorijske medicine (Josip Knežević, mag. med. biochem., specijalist medicinske biokemije i laboratorijske medicine);
Selvita d.o.o.: Ivan Faraho, mag. biol. mol., Ivo Zlatar, mag. biol. mol., dr. sc. Sanja Musladin, Adriana Petrinić Grba, mag. biol. exp., Davorka Burić, mag. biol. exp., dr. sc. Nikolina Trstenjak, dr. sc. Marija Podolski, dr. sc. Karmen Brajša, dr. sc. Vesna Eraković Haber, Luka Pešut, Krešimir Landeka (administrativni voditelj projekta)
Diseminacija
Publikacije
Intervju
