Poszukiwanie nowych biomarkerów wczesnego wykrywania cukrzycy lub cukrzycowej choroby nerek

Podocyty odgrywają kluczową rolę w rozwoju proteinurii towarzyszącej nefropatii cukrzycowej. Komórki te odpowiadają za mechaniczne wzmocnienie bariery filtracyjnej kłębuszków, za syntezę i rozbudowę błony podstawnej oraz za syntezę błony szczelinowej i regulację filtracji kłębuszkowej. W cukrzycy wszystkie te procesy są zaburzone, a strukturalne uszkodzenia podocytów, błony podstawnej i błony szczelinowej są pierwszymi morfologicznymi wykładnikami rozwijającej się glomerulopatii. Dlatego też badania nad markerami uszkodzenia podocytów są nowym i dynamicznie rozwijającym się obszarem w sektorze badań biomedycznych, który może dostarczyć cennych narzędzi diagnostycznych oraz potencjalnych celów terapeutycznych w leczeniu cukrzycowej choroby nerek (DKD).

Wykazaliśmy, że metaloproteinazy ADAM mogą służyć jako markery uszkodzenia kłębuszków nerkowych w cukrzycy. Zaprojektowano i zsyntetyzowano czułe, fluorescencyjne substraty peptydowe do mierzenia aktywności tych proteaz w moczu, które są opatentowane (P. 443779). Potencjał diagnostyczny tej metody został potwierdzony w badaniach na pacjentach z cukrzycą. W projekcie planowane jest zweryfikowanie skuteczności tej metody w zależności od stopnia uszkodzenia nerek oraz określenie, na jakim etapie choroby substraty te mogą być wykorzystane jako markery wczesnego wykrywania DKD. Ważną częścią projektu jest również poszukiwanie nowych biomarkerów w grupie enzymów proteolitycznych odpowiedzialnych za uszkodzenia kłębuszkowej bariery filtracyjnej w cukrzycy.

Badania będą przeprowadzone na próbkach moczu i krwi od ok. 100 pacjentów na różnym etapie zaawansowania DKD (i ok. 20 zdrowych wolontariuszy) oraz na ludzkich liniach komórkowych: podocytów i nabłonka kanalików nerkowych. Realizacja tego projektu może pomóc w zrozumieniu zaburzeń molekularnych mechanizmów prowadzących do albuminurii i w konsekwencji poznania nowych markerów diagnostycznych do wykrywania wczesnej nefropatii cukrzycowej.

• Cel i zadania projektu

Weryfikacja skuteczności i korelacja badania aktywności proteaz w moczu ze stopniem uszkodzenia nerek aby opracowane substraty mogły być wykorzystane jako markery wczesnego wykrywania cukrzycowej choroby nerek oraz poszukiwanie nowych biomarkerów z grupy enzymów proteolitycznych, które mogą być wskaźnikiem uszkodzenia kłębuszkowej bariery filtracyjnej w cukrzycy.

Zadania w projekcie:

1. Stworzenie banku materiału biologicznego (mocz, krew) od pacjentów z różnym stopniem zaawansowania DKD w celu oceny aktywności nowych biomarkerów uszkodzenia kłębuszkowej bariery filtracyjnej.
2. Zastosowanie fluorogenicznych substratów w diagnostyce cukrzycowej choroby nerek
3. Poszukiwanie nowych biomarkerów wykrywania i monitorowania uszkodzenia nerek w cukrzycy

• Grupa docelowa

1. Pacjenci z Cukrzycą typu 1 i typu 2 oraz z przewlekłą chorobą nerek

Cukrzyca jest globalnym problemem zdrowotnym. Z danych Międzynarodowej Federacji Diabetologicznej (IDF) wynika, że w 2021 roku na cukrzycę chorowało około 537 milionów dorosłych osób na świecie, a liczba ta ma wzrosnąć do 643 milionów do 2030 roku (IDF Diabetes Atlas 10th edition, 2021). Natomiast przewlekła choroba nerek dotyka około 10% populacji światowej a DKD jest jej główną przyczyną, stanowiącą około 30-40% wszystkich przypadków schyłkowej niewydolności nerek, która wymaga dializoterapii lub przeszczepu nerki. Dzięki nowym biomarkerom, takim jak proteazy ADAM lub mitoproteazy, możliwe będzie wcześniejsze wykrycie uszkodzeń kłębuszkowej bariery filtracyjnej u chorych z cukrzycą, co pozwoli na szybszą interwencję terapeutyczną i spowolnienie lub zahamowanie progresji choroby. Projekt ma na celu również poprawę diagnostyki i monitorowania progresji CKD u tych pacjentów, co może prowadzić do zmniejszenia potrzeby kosztownych terapii nerkozastępczych.

2. Klinicyści i Specjaliści Medyczni

Klinicyści, w tym nefrolodzy i diabetolodzy, są kluczowymi użytkownikami wyników projektu. Poprzez dostarczenie nowych narzędzi diagnostycznych, takich jak testy na aktywność proteaz w moczu, projekt ma na celu wspomóc lekarzy w lepszym monitorowaniu stanu nerek pacjentów z cukrzycą. Projekt jest również skierowany do badaczy i naukowców zajmujących się medycyną, biologią komórkową, biochemią i innymi pokrewnymi dziedzinami. Badania nad mechanizmami działania proteaz podocytarnych , w tym mitochondrialnych, w kontekście DKD mogą prowadzić do nowych odkryć i innowacji w leczeniu cukrzycowej choroby nerek oraz innych powiązanych schorzeń.

3. Organizacje zdrowotne i Instytucje Badawcze

Współpraca pomiędzy uczelnią medyczną i instytutem badawczym, takimi jak IMDiK PAN i GUMed, jest kluczowym elementem projektu. Instytucje te mogą wykorzystać wyniki badań do dalszych studiów i eksperymentów, co przyczyni się do postępu naukowego w zakresie diagnostyki i terapii DKD.

4. Przemysł farmaceutyczny i biotechnologiczny

Rynek diagnostyki in vitro, w tym testów opartych o nowe biomarkery, jest znaczącym segmentem branży biotechnologicznej. Globalny rynek diagnostyki in vitro w 2020 roku był wyceniany na około 85 miliardów dolarów i oczekuje się, że będzie rósł w tempie około 4-5% rocznie. Firmy biotechnologiczne mogą być zainteresowane rozwojem nowych testów diagnostycznych opartych na proteazach ADAMs. Projekt może dostarczyć im cennych danych na temat skuteczności i użyteczności tych markerów, co może prowadzić do komercjalizacji nowych produktów diagnostycznych. Firmy farmaceutyczne mogą wykorzystać wyniki badań do opracowania nowych terapii ukierunkowanych zapobieganiu wypływu proteaz związanych z progresją DKD. Zrozumienie mechanizmów działania tych proteaz może prowadzić do opracowania leków, które mogą zapobiegać lub opóźniać postęp DKD.

5. Społeczeństwo i Pacjenci

Koszty związane z cukrzycą i jej powikłaniami, w tym DKD, są ogromne. W 2019 roku globalne koszty opieki zdrowotnej związane z cukrzycą wyniosły około 760 mld. dolarów. Poprawa diagnostyki i leczenia może przyczynić się do znacznego zmniejszenia tych kosztów, a także do poprawy jakości życia pacjentów.

• Koszt przedsięwzięcia / wartość dofinansowania z UE – 10 267 530,00 PLN
• Efekty / produkty / usługi / korzyści – co zostanie osiągnięte w wyniku realizacji projektu (np. nowe terapie, publikacje, sprzęt, kompetencje, patenty, baza wiedzy itp.).

1. Propozycja nowej metody diagnostycznej opartej na aktywności proteaz ADAMs
2. Stworzenie banku materiału biologicznego chorych w różnym stopniu zaawansowania cukrzycowej niewydolności nerek
3. Wskazanie potencjalnych nowych markerów, które mogłyby wspomóc diagnostykę DKD oraz umożliwić zaprojektowanie nowych fluorescencyjnych peptydowych substratów ukierunkowanych na badanie aktywności wyselekcjonowanych przez nas markerów w moczuCo najmniej jedna publikacja naukowa
4. Przedstawienie koncepcji nowej metody diagnostycznej na miedzynarodowej konferencji naukowej dla lekarzy i badaczy
5. Przygotowanie wniosku patentowego
6. Uzupełnienie zasobów sprzętowych IMDiK PAN w najnowsze aparaty:

• Seahorse XF Pro Complete do analizy metabolizmu energetycznego komórek wraz z Cytation5 do normalizacji wyników;
• System do półautomatycznej, szybkiej i bezinwazyjnej izolacji egzosomów z płynnych próbek biologicznych: LSPEX-R1001 ExoDiscovery;
• Nowoczesny mikroskop umożliwiający trójwymiarową wizualizację komórek i tkanek Tomocube HT-X1;
• Inkubator z dozowaniem CO₂ do hodowli komórek in vitro.