OPTIMIDAL

Opći podaci o projektu

Naziv projekta: Inaktivacija osteoklastnih progenitora i zaštita kosti u imunosno-posredovanim upalnim bolestima: modeli šećerne bolesti i artritisa (OPTIMIDAL)
Voditeljica projekta: prof. dr. sc. Danka Grčević
Ustrojbena jedinica: Katedra za fiziologiju i imunologiju, Sveučilište u Zagrebu Medicinski fakultet
Trajanje projekta: od 31. prosinca 2023. do 30. prosinca 2027. (48 mjeseci)
Ukupni iznos sredstava projekta: 179.175,79 €
Poziv i kod projekta: Istraživački projekti (IP); IP-2022-10-2285

Sažetak projekta

Osteoklasti su stanice hematopoetskog podrijetla koje razgrađuju kost. Pojačana razgradnja kosti povezana je s brojnim imunosno-posredovanim upalnim bolestima (IMID), uključujući šećernu bolest tipa 1 (T1D) i reumatoidni artritis (RA). Unatoč tome, molekularni i stanični mehanizmi gubitka kosti i osteoporoze povezane s IMID-ima nisu u potpunosti istraženi. Usporednim istraživanjem mišjeg i ljudskog T1D i RA, cilj nam je otkriti mehanizme aktivacije osteoklasta, u skladu sa suvremenom preporukom da se dosadašnja organski-specifična klasifikacija IMID-a preinači u molekularnu. Naša hipoteza je da periferni osteoklastni progenitori koji izražavaju kemokinske receptore doprinose imunoporozi povezanoj s IMID-ima, zbog njihovog privlačenje na površinu kosti kemokinskim gradijentom i funkcionalne aktivacije izazvane upalom. Stoga očekujemo da uklanjanje definirane subpopulacije osteoklastnih progenitora, pomoću sustava Cre-DTA (podjedinica A difterijskog toksina), može spriječiti gubitak kosti u mišjim modelima T1D i RA. Nadalje, cilj nam je razjasniti zajedničke i specifične mehanizme aktivacije osteoklasta u miševa i bolesnika s T1D i RA. Koristit ćemo streptozotocinski (STZ) mišji model T1D te uzorke periferne krvibolesnika s T1D. Višestruke niske doze STZ izazivaju inzulitis i upalne medijatore, vjerodostojno prikazujući patofiziologiju T1D. Analizirat ćemo fenotip, učestalost i aktivnost osteoklastnih progenitora te razgradnju kosti u miševa i ljudi s T1D. Usporedno određivanje profila aktivirajućih receptora na osteoklastnim progenitorima i osteoklastogenog okoliša kod T1D i RA otkrit će zajedničke i za bolest specifične mehanizme aktivacije osteoklasta. Nadalje, testirat ćemo može li DTA-posredovano uklanjanje perifernih CX3CR1+ osteoklastnih progenitora spriječiti osteoporozu, i, suprotno, može li prijenos označenih CX3CR1+ osteoklastnih progenitora poništiti tu zaštitu. Naši rezultati mogu pružiti važna saznanja za razvoj novih osteoprotektivnih tretmana IMID-a.

Ciljevi projekta

Osteoporoza je utvrđena ne samo u imunosno-posredovanim upalnim bolestima (IMID) koje zahvaćaju koštano tkivo, već i u drugim klinički raznovrsnim IMID-ima, te predstavlja ozbiljnu komplikaciju koja još nije u potpunosti razjašnjena. Istraživanjem šećerne bolesti tipa 1 (T1D) i reumatoidnog artritisa (RA), cilj nam je otkriti različite mehanizme koji leže u podlozi aktivacije osteoklastnih progenitora i pojačane razgranje kosti.

Metodologija istraživanja

Koristit ćemo mišji model dijabetesa tipa 1 (T1D) i artritisa potaknutog kolagenom (CIA), te uzorke bolesnika s T1D i reumatoidnim artritisom (RA). Prethodna istraživanja naše iskusne istraživačke grupe na mišjim modelima i ljudskim uzorcima potvrdile su predloženu metodologiju kao prikladnu za testiranje hipoteze istraživanja. Štoviše, već smo izveli pilot pokus sa streptozotocinskim (STZ) mišjim modelom T1D, a strana suradnica dr. Sobacchi radi s modelima dijabetesa. Najinovativniji koraci koji bi se uveli su: transfer i uspostava inducibilnog transgeničnog CRE-DTA mišjeg modela (ne postoji u Hrvatskoj) zaablaciju ciljne populacije stanica; te inducibilnog transgeničnog CRE-reporter mišjeg modela za praćenje ciljne populacije stanica korištenjem naprednih slikovnih metoda. Strani suradnik prof. Kalajzić ima opsežno iskustvo s ovim modelima.

Glavna metodološka načela su:
1. Uvođenje eksperimentalnih mišjih modela: T1D, davanjem višestrukih niskih doza STZ te CIA, imunizacijom pilećim kolagenom tipa II
2. Analiza uzoraka periferne krvi pacijenata s T1D i RA, koji će se prikupljati zajedno s kliničkim parametrima težine bolesti
3. Analiza fenotipa i frekvencije perifernih osteoklastnih progenitora i sustavne koštane razgradnje u mišjem modelu T1D i u bolesnika koji boluju od T1D
4. Usporedba profila aktivirajućih receptora izraženih na osteoklastnim progenitorima i osteoklastogenog okoliša u T1D i CIA/RA miševa i bolesnika
5. Diferencijacija sortiranih mišjih/ljudskih visoko pročišćenih osteoklastnih progenitora iz T1D i CIA/RA te funkcionalno testiranje na rezovima kortikalne kosti
6. Analiza morfologije pomoću histologije, mikro kompjutoriziranom tomografijom i IVIS sustavom za procjenu diferencijacije osteoklasta i resorpcije kosti
7. Identifikacija izražaja aktivirajućih receptora na osteoklastima i osteoklastogenog okoliša u T1D i CIA/RA pomoću qPCR-a, eseja baziranih na kuglicama, ELISA-e i imunohistokemije
8. Funkcionalni testovi in vitro za analizu migracije i aktivacije mišjih i ljudskih osteoklastnih progenitora korištenjem Transwell sustava
9. Funkcionalni testovi in vivo za ablaciju patogenih osteoklastnih progenitora u T1D i CIA, te adaptivni prijenos i praćenje označenih progenitora, uz analizu učinka na kost

Složenim znanstvenim pristupom cilj nam je definirati subpopulaciju patogenih osteoklastnih progenitora u mišjem i ljudskom T1D, te definirati zajedničke i za bolest specifične mehanizme aktivacije osteoklasta osteoklastogenim okolišem kod T1D i CIA/RA.

Očekivani rezultati

Koliko je zasad poznato, takve analize dosad nisu rađene, a očekujemo da ćemo ovim istraživanjem dodatno otkriti mehanizme gubitka koštane mase i osteoporoze kod T1D i RA. Usporedna analiza klinički različitih IMID-a (T1D i RAJ u ljudskim uzorcima ima translacijski potencijal zbog otkrivanja mogućih ciljeva za poboljšanje terapije osteoporoze povezane s upalom.

Projektni tim

prof. dr. sc. Danka Grčević
dr. sc. Maša Filipović
Sara Aničić, dr. med.
doc. dr. sc. Darja Flegar
doc. dr. sc. Alan Šućur
izv. prof. dr. sc. Tomislav Kelava
prof. dr. sc. Nataša Kovačić
prof. dr. sc. Vedran Katavić
Anita Špehar Uroić, dr. med.
doc. dr. sc. Marina Ikić Matijašević
Katerina Zrinski Petrović
dr. sc. Cristina Sobacchi
prof. dr. sc. Ivo Kalajzić
Marta Radošević, mag. biol. exp.

Diseminacija i vidljivost

Publikacije

Špehar Uroić A, Filipović M, Šućur A, Kelava T, Kovačić N, Grčević D. Distinct association patterns of chemokine profile and cardiometabolic status in children and adolescents with type 1 diabetes and obesity. Front Endocrinol (Lausanne). 2024 Jul 23;15:1335371. doi: 10.3389/fendo.2024.1335371. PMID: 39109081; PMCID: PMC11300205. Distinct association patterns of chemokine profile and cardiometabolic status in children and adolescents with type 1 diabetes and obesity - PubMed

2. Košćak Lukač J, Baronica KB, Šućur A, Sremec J, Tomasović S, Baronica R, Kelava T, Grčević D, Kovačić N. Serum Concentrations of Chemokines CCL20, CXCL8 and CXCL10 in Relapsing-Remitting Multiple Sclerosis and Their Association with Presence of Antibodies against Epstein-Barr Virus. Int J Mol Sci. 2024 Jul 24;25(15):8064. doi: 10.3390/ijms25158064. PMID: 39125633; PMCID: PMC11311471.Serum Concentrations of Chemokines CCL20, CXCL8 and CXCL10 in Relapsing-Remitting Multiple Sclerosis and Their Association with Presence of Antibodies against Epstein-Barr Virus - PubMed

Izlaganja na znanstvenim skupovima