Amiloūdu oligomēru kā Alcheimera slimības patogēno formu struktūras noteikšana, izmantojot cietvielu KMR un mikrofluidiku (2021-2023)Alcheimera slimība (AS) ir ar vecumu saistīta neirodeģeneratīva saslimšana, kas izraisa aptuveni 2 miljonus nāves gadījumu gadā. Neskatoties uz pēdējo gadu laikā sasniegto progresu tās fundamentālā izpētē, joprojām trūkst efektīvu ārstēšanas un diagnostikas līdzekļu. Iepriekšējie pētījumi ir apkopojuši pietiekamus pierādījumus par divu proteīnu – beta amiloīda un tau – agregātu cēloņsakarību AS patoģenēzē. Abi šie proteīni var veidot ļoti toksiskas oligomēru formas, kas tiek uzskatītas par iemeslu ar AS saistītai neirotoksicitātei. Tomēr eksperimentālo grūtību dēļ oligomēru formu detalizēts strukturālais un funkcionālais raksturojums ir bijis liels izaicinājums. Šajā projektā mūsu mērķis ir balstīties uz modernām tehnoloģijām un jaunām pieejām, lai iegūtu atomu līmeņa struktūras un izpētītu amiloīda beta un tau oligomēru mijiedarbību. Tādējādi šajā starpnozaru projektā tiks izmantoti (i) bezšūnu proteīnu ekspresijas un attīrīšanas protokoli dažādu selektīvi 13C, 15N un 19F iezīmētu aminoskābju iekļaušanai; (ii) mikrofluidika, lai radītu noteikta izmēra oligomērus un (iii) cietvielu KMR ātrā maģiskā leņķa griešanās (MAS) režīmā, kas pielāgots 1H un 19F detektēšanas eksperimentiem. Paredzamais rezultāts būs unikāla pieejas kombinācija amiloīda agregātu izpētei, ko var tālāk izmantot un pielāgot citu proteīnu oligomēru izpētei. Projekta rezultāti veidos pamatu inovācijām AS, kā arī citu tauopātiju ārstēšanā.
|
Jaunas uz 19F KMR balstītas metodes patoloģiskā tau proteīna kā Alcheimera slimības terapeitiskā mērķa strukturālajiem pētījumiem (2020-2022)Alcheimera slimība un citas tauopātijas rada nopietnu veselības aprūpes izaicinājumu, kā arī vairākas neapmierinātas medicīniskās vajadzības kā efektīvi instrumenti un terapijas, kas palīdzētu šo slimību novēršanā, diagnostikā un ārstēšanā. Visas tauopātijas ir saistītas ar tau proteīna patoloģisko formu agregāciju, kas smadzenēs izraisa neirofibrilārus mezglus, to padarot par perspektīvu slimību terapijas mērķi. Tomēr joprojām trūkst izpratnes par faktoriem un konformacionālām izmaiņām tau oligomerizācijas un neirofibrilāro mezglu veidošanās laikā, kas noved pie specifiskām patoloģijām. Šī projekta mērķis ir izpētīt tau agregācijas patoloģisko formu virzienā notiekošās strukturālās un dinamiskās pārmaiņas, izveidojot inovatīvas pieejas, kuru pamatā ir šķīduma un cietvielu kodolmagnētiskā rezonanse (KMR). Mēs izmantosim inovatīvas metodoloģijas un jaunas pieejas ar 19F izotopiem iezīmētu aminoskābju sintēzei un inkorporēšanai proteīnos kopā ar augstas jutības KMR eksperimentiem, lai iegūtu tau proteīna un tā variantu strukturālo un funkcionālo raksturojumu monomērā, oligomērā un filamenta stāvokļos, kas attiecas uz slimību. Projektam būs liels ieguvums no sadarbības ar H2020-MSCA-RISE InterTAU projekta partneriem. Projekta rezultāti veidos pamatu jaunām inovācijām Alcheimera slimības un citu tauopātiju ārstēšanā. |
Ķīmiski modificēts mākslīgais zirnekļu zīds (2019-2022)
Zirnekļu zīds ir bioloģiski saderīgs, bioloģiski degradējams, kā arī stiprs un elastīgs, kas to padara ļoti piemērotu biomateriālu izveidei. Tomēr zīda iegūšana no zirnekļiem liela mēroga rūpnieciskiem mērķiem nav iespējama un pašreizējās biotehnoloģiskās pieejas saskaras ar problēmām, kas saistītas ar zemu rekombinanto proteīnu iznākumu un grūtībām reproducēt dabisko šķiedru vērpšanas mehānismu. Šī projekta mērķis ir izstrādāt jaunu metodi ķīmiski modificēta mākslīgā zirnekļu zīda iegūšanai biomimētiskā ceļā, kas balstīta uz biokonjugāciju ar polietilēnglikolu. Izstrādātajai metodei būtu vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar tīri biotehnoloģisku pieeju: tā atvieglotu rekombinanto zirnekļu zīda proteīnu (spidroīnu) ekspresiju baktērijās, jo nebūtu nepieciešams ekspresēt visus trīs spidroīnu domēnus saturošus proteīnus, būtu iespējams veikt spidroīnu šķērssaistīšanu, kā arī varētu viegli manipulēt ar materiālu īpašībām, mainot biokonjugācijas reakcijas apstākļus. Veiksmīga projekta īstenošana sekmēs vairāku Latvijas viedās specializācijas stratēģijā (RIS3) definēto jomu – biomedicīnas, medicīnas tehnoloģiju, biofarmācijas un biotehnoloģijas – attīstību. Projekta rezultāti varēs tikt izmantoti jaunu biomateriālu izstrādei ar potenciāli plašu pielietojumu biomedicīnā un nanotehnoloģijās, tādējādi sekmējot Latvijas tautsaimniecības transformāciju uz produktiem ar augstu pievienoto vērtību. Lai sasniegtu projekta mērķus, tiks veikts starpdisciplinārs pētījums, kas apvieno rūpnieciskos un fundamentālos pētījumus ķīmijas un bioloģijas zinātņu un materiālu inženierzinātņu nozarēs (nozaru klasifikācijas kodi 1.4, 1.6 un 2.5), jo īpaši bioorganiskās ķīmijas, molekulārās un strukturālās bioloģijas, biotehnoloģijas un materiālu zinātnes jomās. Projekts ir ar saimniecisko darbību nesaistīts, jo to individuāli īstenos zinātniska institūcija, veicot neatkarīgu pētniecību, lai gūtu vairāk zināšanu un labāku izpratni. (NACE kods 72.19). Projekta ietvaros tiks veiktas šādas aktivitātes: 1) pētījumi jaunu zināšanu iegūšanai un jaunu tehnoloģiju izstrādei; 2) pētījumu rezultātu izplatīšana, tai skaitā 2 zinātnisko rakstu publicēšana, prezentācijas 9 konferencēs un projekta mērķa grupas informēšana; 3) intelektuālā īpašuma tiesību nostiprināšana. Plānotās kopējās projekta izmaksas ir 561 334,35 EUR (ERAF – 57,8% jeb 324 451,23 EUR; valsts budžeta finansējums – 34,7% jeb 194 783,01 EUR). Īstenošanas vieta – Latvijas Organiskās sintēzes institūts (OSI). Plānotais projekta īstenošanas laiks ir no 2019. gada 1. jūnija līdz 2022. gada 31. maijam.
|
No molekulām uz kristāliem: molekulu paš-asociācija kristalizējot no šķīduma (2018-2020)
Kristalizēšana ir populārākā metode ķīmisko savienojumu izolēšanai no šķīduma un tā tiek plaši lietota farmācijas, pārtikas ražošanas un ķīmiskajā industrijā. Tomēr, neskatoties uz to, kristālu rašanās sākuma fāze ir salīdzinoši maz aprakstīta. Aizmetņu veidošanās – pirmo sakārtoto molekulāro struktūru rašanās pārsātinātā šķīdumā, nosaka kristalizācijas produkta struktūru, daļiņu izmēru sadalījumu, kā arī fizikāli ķīmiskās īpašības, tādēļ fundamentāla kristalizēšanās un aizmetņu veidošanās procesa izprašana ir svarīga, lai varētu kontrolēt kristalizēšanas procesa iznākumu. |
