 |
Hungarian bryophytes as potential sources for pharmacologically active substances
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
115796 |
| Type |
K |
| Principal investigator |
Csupor, Dezső |
| Title in Hungarian |
Magyarországi moha fajok, mint farmakológiailag aktív vegyületek potenciális forrásai |
| Title in English |
Hungarian bryophytes as potential sources for pharmacologically active substances |
| Keywords in Hungarian |
moha, májmoha, lombosmoha, antibakteriális, antiproliferatív, fitokémia, kromatográfia |
| Keywords in English |
bryophyte, liverwort, moss, antibacterial, antiproliferative, phytochemistry, chromatography |
| Discipline |
| Organic, Biomolecular, and Pharmaceutical Chemistry (Council of Physical Sciences) | 50 % | | Ortelius classification: Pharmaceutical chemistry | | Experimental pharmacology, drug discovery and design (Council of Medical and Biological Sciences) | 30 % | | Ortelius classification: Pharmacognosy | | Horticulture (Council of Complex Environmental Sciences) | 20 % |
|
| Panel |
Chemistry 2 |
| Department or equivalent |
Institute of Clinical Pharmacy (University of Szeged) |
| Participants |
Csorba, Attila
Csupor-Löffler, Boglárka
Forgó, Péter
Gyovai, András
Hohmann, Judit
Jedlinszki, Nikoletta
Kiss, Tivadar
Liktor-Busa, Erika
Marschall, Marianna
Szűcs, Péter
Veres, Katalin
Vollár, Martin
Zsoldiné dr. Urbán, Edit
Zupkó, István
|
| Starting date |
2015-10-01 |
| Closing date |
2019-09-30 |
| Funding (in million HUF) |
27.984 |
| FTE (full time equivalent) |
12.18 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Bár a modern gyógyszerek zöme szintetikus vegyületeket tartalmaz, a természetes eredetű vegyületek vezérmolekulaként napjainkban is fontos szerepet játszanak a gyógyszerkutatásban. A gyógyszerkutatás két kiemelt jelentőségű területe a daganatellenes szerek és az antibiotikumok kutatása. A rezisztens törzsek által okozott fertőzések leküzdése és bizonyos daganattípusok terápiája a modern gyógyászat számára is komoly kihívás. A növényvilág farmakológiailag aktív anyagokban gazdag, és ezen belül a mohák egy viszonylag kevéssé feltárt területet jelentenek. Jelen kutatás célja magyarországi mohafajok vizsgálata a daganatellenes és antibakteriális hatást célozva.
Egy 50 fajra kiterjedő szűrővizsgálatban legígéretesebb hatást mutató fajokat részletes vizsgálatnak vetjük alá. Hatóanyagaik azonosítása érdekében kromatográfiás és spektroszkópiás módszereket alkalmazunk, az in vivo alkalmazhatóság vizsgálata érdekében részletesen tanulmányozzuk antibakteriális (MIC érték, esetleges szinergizmus antibiotikumokkal) és antiproliferatív (mechanizmus, szelektivitás) aktivitásaikat. A további fenntarthatóság elemzése érdekében ökológiai és mikrotenyésztési vizsgálatokat is végzünk. A szakirodalomban fellelhető, jelentős bioaktivitással rendelkező mohametabolitokkal kapcsolatos adatok és előzetes (antibakteriális és antiproliferatív hatásra irányuló) eredményeink megerősítik azt a feltételezést, hogy a mohák, ez a fitokémiailag és –farmakológiailag kevéssé vizsgált taxon a gyógyszerkutatás számára perspektivikus vegyületek forrása lehet.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
A kutatás célja a gyógyszerkutatás szempontjából perspektivikus növényfajok és azok szekunder metabolitjainak azonosítása. Hipotézisünk szerint a kiválasztott fajok in vitro vizsgálatokon alapuló hatáskövetett fitokémiai vizsgálata farmakológiailag aktív és hasznosítható vegyületek azonosításához vezethet. Ezt a feltételezést számos olyan növényi vegyület erősíti meg bizonyítékként, amely gyógyszerek hatóanyagaként van forgalomban. Előzetes eredményeink szintén alátámasztják a hipotézist, mivel az előkísérletekben vizsgált 20 faj egy része esetén jelentős in vitro antibakteriális és antiproliferatív hatást tapasztaltunk.
Kutatásunk baktériumellenes és daganatellenes hatás vizsgálatára irányul, mivel a bakteriális fertőzések és a rák gyógyítása napjainkban sem teljesen megoldott, és tekintettel arra is, hogy ezen a két területen bizonyul a legsikeresebbnek a természetes vegyületeken alapuló gyógyszerfejlesztés. A daganatellenes szerek kutatásában a növények jelentőségét tükrözi a klinikai vizsgálati stádiumban lévő szerek magas aránya. Az antibiotikus terápiában a természetes vegyületek antibiotikumok hatásának fokozásában és új szerek fejlesztésében egyaránt hasznosíthatóak lehetnek.
A kutatás célja bioaktív moha fajok azonosítása, aktív komponenseik kinyerése, szerkezetük azonosítása és hatásuk mélyreható vizsgálata. Amennyiben az in vitro aktivitások megfelelő szelektivitással, farmakokinetikai és toxikológiai jellemzőkkel párosulnak, a vegyületek további vizsgálatra lehetnek érdemesek. A mohák a növényvilág olyan, kevéssé vizsgált területét jelentik, amelyek újszerű szerkezetű, s emiatt a gyógyszerkutatás számára perspektivikus anyagok forrásául szolgálhatnak.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
A gyógyszerkutatásban folyamatos az igény az új vegyületek iránt. Az új szerkezetű (alapvázú) molekulák különös érdeklődésre tartanak számot, mivel ezek új farmakofórok és hatásmechanizmusok felfedezéséhez vezethetnek. A növényvilágban a magasabbrendű növényekkel
végezték a legtöbb vizsgálatot bioaktív vegyületek után kutatva, ezért - és ez lemérhető a publikációk számának alakulásából – a kevéssé vizsgált taxonok, pl. a tengeri élőlények vizsgálata iránt egyre nagyobb az érdeklődés. Az alacsonyabbrendű növények között a mohák olyan csoportot képviselnek, amelyeknek több száz faja honos Magyarországon, s amelyek zömét fitokémiailag és –farmakológiailag nem tanulmányozták.
Az antibiotikumok és daganatellenes szerek körében a természetes eredetű hatóanyagok aránya meglehetősen magas, azonban a kezelések hatásosságának növeléséhez újabb bioaktív anyagokra van szükség. A gyógyszerjelöltek azonosításának egyik lehetséges módszere növényi kivonatok in vitro farmakológiai szűrővizsgálata és az aktív komponensek izolálása a biológiai aktivitás követésével. Kutatásunk jelentősége abban áll, hogy komplex (ökológiai, kémiai és farmakológiai vizsgálatokat magában foglaló) megközelítést alkalmazunk a további kutatás szempontjából ígéretes fajok és szekunder anyagcseretermékek azonosítása érdekében és az in vivo alkalmazhatóságot részletes mikrobiológiai, farmakológiai, farmakokinetikai és toxikológiai vizsgálatokkal elemezzük.
Előzetes vizsgálataink több faj esetén jelentős antibakteriális és antiproliferatív hatást igazoltak, ami – figyelembe véve, hogy ezen fajokról nagyon kevés a releváns szakirodalmi adat – megerősíti a tervezett kutatás létjogosultságát. Vizsgálataink lehetséges eredménye korábban nem vizsgált fajok kémiai jellemzése, új vegyületek azonosítása, és jelentős antibakteriális és antiproliferatív hatással rendelkező fajok és szekunder anyagcseretermékek azonosítása lehet. Az eredmények egyik fő értékét a gyógyszerkutatásban történő potenciális alkalmazhatóságuk adhatja.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A gyógynövények évezredek óta a gyógyászat részei, az elmúlt 200 évben pedig a belőlük kinyert tiszta vegyületek alkalmazása vált egyre jellemzőbbé a modern medicina részeként. A természetes eredetű vegyületek a gyógyszerkutatás számára nagy jelentőséggel bírnak, mivel ezek jelentős része biológiailag aktív, és részletes vizsgálatuk új gyógyszerek és új típusú gyógyszerhatóanyagok felfedezéséhez vezethet. A növényekből kinyert molekulák kémiai módosításával, új, hatásosabb származékok előállításával számos új, hatásos gyógyszert fejlesztettek ki.
A kevéssé vizsgált növényfajok tudományos analízise különösen érdekes lehet. Ebből a szempontból a Magyarországon honos mohafajok nagyon ígéretesnek tűnnek, mert a körülbelül 600 fajnak csak nagyon kis hányadát tanulmányozták részletesen. Munkánk célja 50 mohafaj antibakteriális és daganatsejtek növekedését gátló hatásának vizsgálata. Az aktivitást mutató fajok lehetséges hasznosításának elemzésére ökológiai vizsgálatokat végzünk. A hatásos fajok hatóanyagainak feltárására további részletes kutatásokat végzünk. Az kinyert vegyületek szerkezetét meghatározzuk, és hatásuk további vizsgálatával elemezzük az állatkísérletekben és az emberen történő alkalmazhatóság lehetőségét. Előzetes vizsgálatainkban számos mohafaj kivonata esetén figyeltünk meg jelentős antibakteriális hatást vagy a daganatsejtek szaporodásának gátlását. Ez megerősíti, hogy a tervezett kutatás ígéretes lehet a végső cél, azaz az új antibiotikumok és daganatellenes gyógyszerek fejlesztése szempontjából.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Although the vast majority of modern medicines contain synthetic molecules, natural products play a major role in the drug development as lead compounds. Two of the most important research topics in the drug development are anticancer agents and antibiotics. Overcoming infections caused by resistant bacteria and successful treatment of several types of cancer is still a challenge. The plant kingdom is a rich source of pharmacologically active biomolecules, and bryophytes represent a relatively unexploited taxon within plants. The aim of this project is to analyse Hungarian bryophyte species as potential sources of molecules for anticancer drug and antibiotic research.
Based on an in vitro screening of 50 species, the most promising species will be further studied. Chromatographic and spectroscopic methods will be applied to identify their active components, and a comprehensive analysis of antibacterial (determination of MIC, studies on synergism with antibiotics) and antiproliferative effects (mechanism, selectivity), together with pharmacokinetic and toxicological experiments will be done to assess in vivo applicability. Ecological and micropropagation studies will be carried out in order to ensure sustainability of further research. Highly active bryophyte metabolites published in the literature and our preliminary results (antibacterial and antiproliferative activity of some species) reassure the assumption, that bryophytes, this phytochemically and -pharmacologically slightly studied taxon may be the source of compounds worthy to be the object of in-depth drug research.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
The aim of the current research is to identify plant species and secondary metabolites thereof as potential candidates for drug research and development. Our hypothesis is that the bioactivity-guided phytochemical analysis of selected species based on in vitro screening may lead to the identification of pharmacologically active and useful molecules. This assumption is based on several examples of plant metabolites that are active components of medicines. Moreover our preliminary results also support this idea, since some of the tested 20 species exerted remarkable antibacterial and antiproliferative activities in vitro.
The two targets of our research are bacteria and tumour cells, since treatment of bacterial infections and cancer is still a great challenge and natural product-based drug discovery is the most successful in these fields. Plants continue to play a major role in anticancer drug discovery as evidenced by the number of promising new agents in clinical development. In antibacterial therapy, natural products may have role as synergistic additives to enhance the effectiveness of antibiotics or as subject for drug development.
The goals of the project is to identify bryophyte species with bioactivity, to isolate and to identify their active components and characterize their effects in detail. If the in vitro activities will be coupled with suitable pharmacokinetic and toxicological profile and selectivity, selected compounds may be worth for further studies. Bryophytes are ideal object for such research since their (so far poorly discovered) chemical diversity may provide compounds with novel structures, and therefore perspective for drug development.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
In drug research and development there is an unceasing demand for new chemical entities. Compounds with novel structures (skeletons) are of special interest since these may imply the discovery of new pharmacophores and mechanisms of actions. Within the plant kingdom, vascular plants have been most extensively studied in the search for bioactive molecules; therefore (as confirmed by publication activity) there is a growing interest for poorly studied taxons, e.g. marine organisms. From non-vascular plants, bryophytes represent a set of plants that are native to Hungary with several hundred species, the majority of which has not been studied phytochemically or -pharmacologically.
Antibiotics and anticancer agents are two groups of medicines in which the ratio of natural product-derived is rather high. However, in order to improve efficacy of the treatment, there is a need for bioactive molecules. One possible approach to find drug candidates is based on in vitro pharmacological screening of herbal extracts followed by bioactivity-guided isolation of active components. The significance of our study is that a complex approach (including ecological, chemical and pharmacological experiments) will be applied to identify perspective species and secondary metabolites for further research. Moreover, detailed microbiological, pharmacological and pharmacokinetic and toxicological studies will be carried out to assess in vivo applicability.
Our preliminary studies, revealing remarkable antiproliferative and antibacterial activities of some of the studied species, taking into account that there is limited scientific data only to some of these species, reassure the rationale of the proposed research. Possible results of our studies include the chemical characterization of chemically so far undescribed species, identification of new compounds, identification of species and secondary metabolites with remarkable antiproliferative and antibacterial activities. One of the major values of these results may be the utilization of drug research and development.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Medicinal plants have been applied in medicine for thousands of years and in the past two hundred years increasing number of their pure components have been applied in modern medicine. Natural products are important tools in drug discovery since many of these molecules have biological activities and their detailed analysis may lead to new medicines and new types of active agents. Several new, effective drugs have been developed on the basis of plant compounds, by modifying the original molecules to gain more effective ones.
The analysis of poorly examined plants species is of especial interest. From this point of view, Hungarian mosses are very perspective, since only a limited percent of the approximately 600 species have been studied in detail. The aim of our study is to analyse the effect of 50 selected moss species for their antibacterial effects and growth inhibitory activity on cancer cells. Ecological studies will provide data on the possible utilization of plants with remarkable activity. The effective species will be further studied to find their active components. These molecules will be studied to identify their chemical structures and an extensive analysis of their effects will help to assess their further applicability in animal experiments or human studies. In the course of our preliminary studies, several species exerted antibacterial effect or inhibited the proliferation of cancer cells. This reassures that the proposed project may be perspective to achieve the ultimate goal, i.e. to identify compounds as candidates for the development of new antibiotics and anticancer drugs.
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
List of publications |
|
|
| Dezső Csupor, Tibor Kurtán, Martin Vollár, Norbert Kúsz, Katalin E. Kövér, Attila Mándi, Péter Szűcs, Marianna Marschall, Seyyed A. Senobar Tahaei, István Zupkó, Judit Hohmann: Pigments of the Moss Paraleucobryum longifolium: Isolation and Structure Elucidation of Prenyl-Substituted 8,8′-Linked 9,10-Phenanthrenequinone Dimers, Journal of Natural Products 2020, 83, 2, 268-276, 2020 | | Vollár M, Gyovai A, Szűcs P, Zupkó I, Marschall M, Csupor-Löffler B, Bérdi P, Vecsernyés A, Csorba A, Liktor-Busa E, Urbán E, Csupor D: Antiproliferative and Antimicrobial Activities of Selected Bryophytes, MOLECULES 23:(7) Paper 1520. (2018), 2018 | | Marianna MARSCHALL, Péter SZŰCS, Boglárka BÁRDOS, Mária HILYÁKNÉ KADLOTT, Boglárka TÓTH. Dezső CSUPOR2: IN VITRO MICROPROPAGATION OF 4 HUNGARIAN BRYOPHYTES AS POTENTIAL SOURCES FOR PHARMACOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES, Acta Biologica Plantarum Agriensis 5(1): 53 (2017), 2017 | | Péter Szűcs, Erika Pénzes-Kónya, Jana Táborská: Changes in the Bryophyte flora of Botanic Garden of Eszterházy Károly University (Hungary), 3rd Conference of Eastern and Central ERuropean Botanic Gardens 9-11 October 2017, Budapest, 2017 | | Marschall Marianna, Szűcs Péter, Csupor Dezső: Miért érdekesek a mohák farmakognóziai szempontból?, Az MTA, MAB Biológiai Szakbizottságának és az EKE Biológiai Intézetének Magyar Tudomány Ünnepi Programja 2016. november 9., Eger, 2016 | | Csupor Dezső: Hazai mohafajok, mint bioaktív vegyületek kiaknázatlan forrásai, A Magyar Biológiai Társaság Botanikai Szakosztálya és a Magyar Gyógyszerésztudományi Társaság Gyógynövény Szakosztálya közös előadóülése, 2015. december 5., Budapest, 2016 | | Marschall Marianna, Szűcs Péter, Bárdos Boglárka, Hilyákné Kadlott Mária, Tóth Boglárka, Csupor-Löffler Boglárka, Vollár Martin, Dezső Csupor: Farmakognóziai szempontból ígéretes hazai mohafajok fitokémiai, ökofiziológiai vizsgálata és in vitro mikroszaporításuk lehetőségei., A Magyar Biológiai Társaság, Botanikai Szakosztályának 1495. szakülése: 2019. október 21.,, 2019 | | Marschall Marianna, Szűcs Péter, Bárdos Boglárka, Hilyákné Kadlott Mária, Tóth Boglárka, Csupor-Löffler Boglárka, Vollár Martin, Dezső Csupor: Ecophysiological study of Hungarian bryophytes with bioactive compounds and their in vitro micropropagation, Acta Biologica Plantarum Agriensis, 2020 | | Bárdos Boglárka: Hatóanyag-tartalmú mohafajok in vitro mikroszaporítása (szakdolgozat), KF, Növényélettani Tanszék. Témavezető: dr. habil. Marschall Marianna, intézetigazgató főiskolai tanár, 2016 | | Tóth Boglárka: A Campylopus introflexus lombosmoha invázív tulajdonságait meghatározó növénybiológiai sajátosságainak vizsgálata (szakdolgozat), EKE, Növénytani és Növényélettani Tanszék. Témavezető: dr. habil. Marschall Marianna, 2019 | | Fazekas Gergő: Lombosmohák antifungicid és antibaktericid hatásának vizsgálata (szakdolgozat), EKE, Növénytani és Növényélettani Tanszék. Témavezető: dr. Szűcs Péter, 2020 | | Marschall Marianna, Szűcs Péter, Csupor Dezső: Miért érdekesek a mohák farmakognóziai szempontból?, Az MTA, MAB Biológiai Szakbizottságának és az EKE Biológiai Intézetének Magyar Tudomány Ünnepi Programja 2016. november 9., Eger, 2016 | | Csupor Dezső: Hazai mohafajok, mint bioaktív vegyületek kiaknázatlan forrásai, A Magyar Biológiai Társaság Botanikai Szakosztálya és a Magyar Gyógyszerésztudományi Társaság Gyógynövény Szakosztálya közös előadóülése, 2015. december 5., Budapest, 2016 | | Martin Vollár, András Gyovai, Péter Szűcs, István Zupkó, Marianna Marschall, Boglárka Csupor- Löffler, Péter Bérdi, Anikó Vecsernyés, Erika Liktor-Busa, Edit Urbán, Dezső Csupor: Antiproliferative and antimicrobial activities of selected bryophytes, Planta Medica, közlésre beküldve, 2017 | | Dezső Csupor, Martin Vollár, István Zupkó, Boglárka Csupor, Marianna Marschall, Péter Szűcs, Edit Urbán: Bryophytes, as potential sources of secondary metabolites with antiproliferative and antimicrobial activities, 5th International Phytocosmetics and Phytotherapy Congress, 14-17 May 2017, Patras Rio, Greece, 2017 | | Vecsernyés Anikó: Hazai mohafajok a tudományos kutatások tükrében, szakdolgozat, Szegedi Tudományegyetem, 2017 | | Csupor Dezső, Zupkó István, Csupor Boglárka, Szűcs Péter, Marschall Marianna, Urbán Edit: Hazai mohafajok, mint bioaktív vegyületek kiaknázatlan forrásai, A Magyar Biológiai Társaság Botanikai Szakosztálya és a Magyar Gyógyszerésztudományi Társaság Gyógynövény Szakosztálya közös előadóülése Budapest, 2016. december 5., 2016 | | Vollár Martin, Szűcs Péter, Marschall Marianna, Zupkó István, Gyovai András, Csupor-Löffler Boglárka, Csupor Dezső: Hazai mohafajok fitokémiai és farmakológiai vizsgálata, Fiatal Gyógynövénykutatók Fóruma, Budakalász, 2017. május 12, 2017 | | Csupor Derzső, Marschall Marianna, Szűcs Péter: Kiaknázatlan lehetőség: gyógyító mohák, Természetbúvár 2017/2: 44-46, 2017 | | Martin Vollár, István Zupkó, Péter Szűcs, Boglárka Csupor-Löffler, Marianna Marschall, Norbert Kúsz, Dezső Csupor: New phenanthrenes from Paraleucobryum longifolium, In: GA2018: The 66th Annual Meeting of the Society for Medicinal Plant and Natural Product Research (GA). Konferencia helye, ideje: Sanghaj, Kína, 2018.08.26-2018.08.29., 2018 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
