Avidin and its partners Steinbeis-Innovationszentrum Zellkulturtechnik (SIZ) and GenXPro awarded with EUREKA Innovation Award (E!12655 MITOME) as part of a special German-Hungarian collaborative program

03/01/2019

Project title: Functional genomic and enzymatic profiling of mitochondria from oxidative stressed biological samples
Identification number of the project: 2018-2.1.3-EUREKA-2018-00016
Expected duration of the project : 01.02.2019-12.31.2020.

In the last decade, oxidative stress has emerged as a key factor in many diseases including cardiovascular diseases, cancer, atherosclerosis, diabetes, arthritis, lung, kidney, liver disease, neurodegenerative disorders, and neuropathy. These pathologic processes have an increased incidence with age, and oxidative stress is believed to be a major factor in aging and ageing-associated diseases. Therefore, biomarkers of oxidative stress play an important role in understanding pathogenesis and in treatment of these diseases. Previous studies most often focused on a particular element of mitochondrial defects. In contrast, this consortium aims to conduct a multi-level investigation to develop DNA, RNA, enzyme and cell based test systems and prototype reagent products. The Hungarian partner of the consortium, in close cooperation with the two German partners, identifies new molecular targets that can lead to cell death and pathological changes that originate from the mitochondria. The objective is to develop a reagent prototype product based on new, specific and high-sensitivity biochemical tests. These biochemical kits will be combined with a cellular sensor developed in SIZ and with the genomic platform developed in GenXPro; complementing each other will produce a competitive product line. Initial co-operation will open up further collaborative opportunities in the long term and will allow the development of the products created here for diagnostic purposes.

Mitokondriális stresszel kapcsolatos enzimek szubsztrát specificitási és aktivitási profilját határoztuk meg oxidatív stresszen átesett sejtekben egy általunk, a projekt során létrehozott, új típusú reagens segítségével. A létrehozott prototípus reagens készlet alapja amino-luciferin peptid konjugátumok, amelyek egyedi módon, nagy specificitással és érzékenységgel a mitokondriális stressz során aktivált enzimek jelenlétét képes kimutatni és aktivitási szintjüket megmérni. A kimutatás fontosságát jellemzi, hogy ezek a specifikus protázok korrelációt mutathatnak a biológiai mintában bekövetkező oxidatív stresszel, valamint a mitokondriális diszfunkcióval járó betegségek jellemzésére is szolgálhat beleértve a szív vagy az agy iszkémiás betegségeit. A kapott eredmények összefüggésbe hozhatók sejtelhalással, sejtet ért stresszel, ezáltal korai felismerésre kerülhetnek gyógyszerek mellékhatásai, tumorképződés, a szervezetben létrejövő iszkémiás folyamatok. A magas érzékenységű mitokondriális enzimatikus vizsgálati rendszereket validáltuk kereskedelemben kapható állati és emberi vérrel, szérummal és plazmával, valamint sejtes és állati mintákkal. A biológiai mintákból származó stresszelt, nekrotikus, apoptotikus sejtekben aktiválódott proteázok szintjét tudtuk detektálni. Diagnosztikai szempontból nagy jelentőségű volt a vérplazmából történő aktivitásmérési protokoll, amely tumorsejtekből származó enzimek aktivitását mérte. Több kémiai eljárást is kiviteleztünk peptid konjugátumok szintézisére, mely alkalmas nagyobb mennyiségű termék előállítására. Külön hangsúlyt fektettünk, hogy az eljárás során optikailag tiszta vegyület jöjjön létre. Ehhez kidolgoztuk a luciferin-peptid konjugátumok analitikai módszerét, amely tömegspektroszkópián, királis kromatográfián és NMR vizsgálatokon alapul. A proejkt során sikerrel igazoltuk az általunk kifejlesztett reagenskészlet alkalmazhatóságát a nagy áteresztőképességű vizsgálatokban is, amely a gyógyszerkutatás felfedező ágának egyik előfeltétele. A német partnerrel közreműködve a biokémiai validációs során leírt gyógyszermolekulákkal és az Avidin Kft által kifejlesztett citotoxikus és sejtvédő anyagokkal genomikai vizsgálatokat is elvégeztünk. Oxidatív stresszt indukáltunk humán idegsejtekben, és meghatároztuk azokat a géneket, melyek aktivitása a stressz hatására megváltozott. Ezen eredmények kiinduló pontjai lehetnek új, diagnosztikai céllal felhasználható markerek kifejlesztésére is.