 |
Complex proteomics analysis of tears and aqueous humor for the examination of post-operative wound healing complications following glaucoma surgery
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
121075 |
| Type |
PD |
| Principal investigator |
Csősz, Éva |
| Title in Hungarian |
Könny és csarnokvíz komplex proteomikai vizsgálata zöldhályog-műtétek komplikációihoz vezető sebgyógyulási problémák tanulmányozására |
| Title in English |
Complex proteomics analysis of tears and aqueous humor for the examination of post-operative wound healing complications following glaucoma surgery |
| Keywords in Hungarian |
sebgyógyulás, gyulladás, proteomika, zölhályog |
| Keywords in English |
wound healing, inflammation, proteomics, glaucoma |
| Discipline |
| Analysis, modelling and simulation of biological systems (Council of Medical and Biological Sciences) | 80 % | | General biochemistry and metabolism (Council of Medical and Biological Sciences) | 20 % | | Ortelius classification: Cytochemistry |
|
| Panel |
Genetics, Genomics, Bioinformatics and Systems Biology |
| Department or equivalent |
Department of Biochemistry and Molecular Biology (University of Debrecen) |
| Participants |
Csutak, Adrienne
|
| Starting date |
2016-10-01 |
| Closing date |
2019-09-30 |
| Funding (in million HUF) |
15.090 |
| FTE (full time equivalent) |
2.40 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A zöldhályog olyan neurodegeneratív betegség, amely a retina sejtjeinek pusztulásával és a látóideg neuropátiájával jár. A szemnyomás csökkentésével a progresszió lassítható, ezért a terápiás cél a nyomáscsökkentés helyi gyógyszeres kezeléssel. Amennyiben a gyógyszeres kezelés nem elégséges, sebészeti beavatkozásra van szükség. A műtét során alkalmazott trabekulektómia sikerének egyik jelentős kockázata a hipertrófiás sebgyógyulás, amely a beavatkozás sikertelenségét okozza. Munkám során információt szeretnék nyerni a normál sebgyógyulási folyamatokról és a kóros elváltozásokat mutató és műtéti komplikációhoz vezető folyamatokról, azért, hogy jobban megértsem a sebgyógyulás során bekövetkező patológiás kisiklást. Shotgun és célzott proteomikai módszerek kombinálásával és az adatok integrálásával azokat a kulcsfontosságú fehérjéket és útvonalakat szeretném azonosítani, amelyek túlzott sebgyógyuláshoz vezetnek és a jövőben diagnosztikus biomarkerként használhatók a sebgyógyulási komplikációk esetében vagy terápiás célpontként szolgálhatnak. Meg kívánom vizsgálni mind a könny mind a csarnokvíz fehérje és citokin tartalmát és azt, hogy a könny milyen mértékben használható követéses vizsgálatokra a sebészeti beavatkozás sikerességének ellenőrzésére, az esetleges komplikációk előrejelzésére és kiszűrésére. A jelenlegi vizsgálatok főként a csarnokvízre koncentrálnak, viszont ez csak műtéti beavatkozás során nyerhető. Ezzel szemben a könny nem invazív módon gyűjthető, könnyen hozzáférhető biológiai minta révén flexibilisebb vizsgálati lehetőséget biztosít, amely jobban illeszkedik a terápiás és diagnosztikus igényekhez.
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 véralvadási, gyulladási, proliferatív és remodellációs fázisok során a sebgyógyulás lehetővé teszi a sérült szövet teljes vagy részleges regenerációját és az eredeti funkciók helyreállítását. A sebgyógyulási problémák bármelyik fázisban jelentkezhetnek elégtelen vagy túlzott sebgyógyulást eredményezve. A zöldhályog-műtétek során alkalmazott trabekulektómia sikerességét a hipertrófiás sebgyógyulás lényegesen csökkenti, elégtelen kezelést eredményezve. Munkám során a műtét alatt gyűjtött csarnokvíz és a műtét előtt és után különböző időpontokban gyűjtött könnyminták fehérje és citokin profilját kívánom tanulmányozni trabekulektómia utáni sebgyógyulási komplikáció nélküli, illetve komplikációt mutató betegek esetében. Az alkalmazni kívánt shotgun és célzott proteomikai vizsgálatokkal lehetőség van könnyben és csarnokvízben a trabekulektómia utáni fehérje és citokin szintek változásának vizsgálatára és a változások időfüggésének tanulmányozására. Útvonal analízissel és a fehérje hálózatok elemzésével információt szeretnék nyerni a kulcsfontosságú fehérjékről és útvonalakról, amelyeknek szerepük lehet a megváltozott sebgyógyulási folyamatokban. A proteomikai adatok komplex analízisével rendszer-szintű információhoz juthatunk a normál és patológiás sebgyógyulási folyamatokat illetően és segíthetnek jobban megérteni a sebgyógyulási zavarokhoz vezető patofiziológiás kisiklást.
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 zöldhályog egy olyan szembetegség, amely megfelelő kezelés hiányában vaksághoz vezet. Jelenleg az egyetlen terápiás lehetőség a szemnyomás csökkentése gyógyszeres kezelés vagy műtéti beavatkozás révén. A műtét során alkalmazott trabekulektómia sikere jelentősen csökken túlzott sebgyógyulás esetén. A kutatás során fő célom a trabekulektómia utáni sebgyógyulási komplikációhoz vezető patofiziológiás állapot megértése. Az alkalmazott proteomikai technikák valamint a nyert adatok komplex elemzése révén közelebb juthatok a normál és a hipertrófiás sebgyógyulási folyamat megértéséhez. Célom olyan fehérjék azonosítása, amelyeknek akár a mennyiségük, akár az időfüggésük változik a normál és patológiás állapotok között és ezáltal biomarkerként vagy terápiás célpontként használhatók.
Továbbá meg szeretném vizsgálni, hogy a folyamatosan termelődő, nem invazív módon gyűjtött könny milyen mértékben használható fel a trabekulektómia utáni sebgyógyulási komplikációk előrejelzésére. Ehhez flexibilis tömegspektrometriás módszert kívánok fejleszteni, amely lehetővé teszi tetszőleges számú beteg mintájának költséghatékony analízisét valós időn belül. A megfelelő könny biomarkerek, valamint a detektálásukra kifejlesztett módszer lehetővé teszik a trabekulektómián átesett betegek könnymintáinak gyors analízisét, információt szolgáltatva a szemészek számára, akik szükség esetén elkezdhetik a sebgyógyulási komplikációk kialakulását gátló kezelést. A műtét során alkalmazott sebgyógyulást gátló anyagok hatékonysága nem megfelelő, viszont az azonosított sebgyógyulási problémákért felelős fehérjéket fel lehet használni gyógyszertervezési kísérletekben célzottabb gyógyszerek fejlesztésére. A megfelelő diagnózis gyors felállítása, valamint a hatékonyabb gyógyszerek alkalmazása együttesen lényegesen növelheti a trabekulektómia műtéti sikerét ezáltal javítva a betegek életminőségét. A jelenleg folyó kutatások főként a zöldhályog fehérje markereire koncentrálnak, illetve általában a sebgyógyulás egyes fázisait vizsgálják. Nem áll rendelkezésünkre olyan kutatási eredmény, amely a sebgyógyulás fázisait vizsgálja proteomikai szempontból a zöldhályog kezelésére használt trabekulektómia utáni komplikációk tekintetében.
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 zöldhályog a második leggyakoribb vaksághoz vezető neurodegeneratív betegség, amely körülbelül 60 millió embert érint világszerte. A terápiás lehetőségek viszonylag limitáltak, az egyetlen módosítható tényező a szemnyomás csökkentése. Ez első körben gyógyszeres kezeléssel történik, viszont ha a helyi, szemcseppekkel történő kezelés eredménytelen, sebészeti beavatkozás szükséges. A sebészeti beavatkozás során alkalmazott trabekulektómia sajnos sok esetben a túlzott sebgyógyulási folyamatok beindulása miatt nem eredményes; a beavatkozás során képzett csatorna, mely a csarnokvizet hivatott elvezetni, a vártnál hamarabb bezáródik a műtét sikertelenségét okozva. A műtét után a sebgyógyulás során a sérülés helyén a véralvadási fázis megakadályozza a vérvesztést, majd a gyulladásos fázisban aktiválódott immunsejtek eltakarítják a sejttörmeléket és sérült sejteket. A proliferatív fázis során az elvesztett sejtek pótolódnak, míg a remodellációs fázisban az eredeti állapot teljes vagy részleges rekonstrukciója következik be. Korszerű proteomikai technológiákat felhasználva a célom a sebgyógyulás egyes fázisaira jellemző változások vizsgálata fehérje szinten és a sebgyógyulási problémákban kulcsfontosságú szerepet játszó fehérjék azonosítása. Ezen fehérjék megjósolhatják a sebgyógyulási komplikációk kialakulását potenciális biomarkerként funkcionálva vagy gyógyszermolekulák támadáspontjai lehetnek. Ez utóbbinak azért van nagy jelentősége, mert sok esetben a műtét során alkalmazott gátlószerek nem kellően hatékonyak, jelentős igényt támasztva a további terápiás lehetőségek iránt.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Glaucoma is a neurodegenerative disease associated with retinal cell death and neuropathy of the optic nerve. Its progression can be delayed by lowering the intraocular pressure; this being the therapeutic target using local medications. If the medication is ineffective, surgical intervention becomes necessary. The success of the trabeculectomy applied during surgery highly depends on the degree of hypertrophic wound healing that may lead to failure of the intervention. During my work, in order to better understand the pathological switch during wound healing, I would like to collect information about the normal wound healing process, and the pathological changes leading to complications following glaucoma surgery. By combining shotgun and targeted proteomics approaches, and by the integration of the acquired data, I would like to identify the key proteins and pathways leading to excessive wound healing. These can be used either as diagnostic biomarkers for wound healing complications, or as targets for drug design. I would like to analyze the cytokine profile of tears and aqueous humor, and I would also like to examine to which extent the tears can be used in predicting possible complications during follow-ups after surgery. The current studies focus mostly on aqueous humor, which can only be collected during surgery. Tears as an easily available, non-invasive biological sample can provide a more flexible examination possibility, a better alternative for therapeutic and diagnostic needs.
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.
Wound healing during coagulation, inflammatory, proliferative and remodeling phase results in the complete or partial regeneration of the injured tissue, and the restoration of its original functions. Wound healing problems can occur in any phase leading to insufficient or excessive wound healing. The surgical success of trabeculectomy applied during glaucoma surgery is considerably lowered by the hypertrophic wound healing, making the intervention ineffective. During my work I would like to examine the protein and cytokine profile of aqueous humor collected during surgery, and of tears collected in different time points after surgery from patients with or without complications following trabeculectomy. The administration of shotgun and targeted proteomics enables the determination of the level of proteins and cytokines observed after trabeculectomy in tears and aqueous humor. Using pathway analysis and protein network analysis I would like to gain information on the key proteins and pathways having a role in altered wound healing. By complex analysis of proteomics data we can acquire a wide spectrum of information on both normal and pathological wound healing, which will aid in the better understanding of the pathological switch leading to disorders of wound healing.
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.
Glaucoma is an ocular disease in which the lack of proper treatment may lead to blindness. Currently, the only therapeutic possibility is lowering the intraocular pressure using local medication,or surgical intervention. The success of trabeculectomy is considerably reduced by excessive wound healing. In my research, the main aim is to understand the pathophysiological condition leading to wound healing complications following trabeculectomy. By combination of applied proteomics techniques and the complex examination of data obtained, I can better understand the normal and hypertrophic wound healing process. My aim is to identify proteins whose amount or time-course is different between the normal and pathological conditions, thus, they can also be used as biomarkers or therapeutic targets.
I would also like to examine the extent to which the constantly produced, non-invasively collectable tears can be used for predicting wound healing complications following trabeculectomy. For tear analysis, I would like to develop a flexible mass spectrometry method allowing for real-time, cost effective analysis of samples from the required number of patients. The proper tear biomarkers and the method developed for their analysis enables for quick examination of tear samples of patients having trabeculectomy, providing information for ophthalmologists who can start the medication, thereby preventing the complications if needed. Wound healing inhibitors applied during surgery are insufficient, however, identifying proteins responsible for wound healing complications can serve as targets for targeted drug design. Establishing the correct diagnosis promptly and the administration of more efficient drugs can considerably increase the surgical success of trabeculectomy, therefore improving the quality of life of patients. The current studies focus mainly on the biomarkers of glaucoma and analyze the phases of wound healing. To the best of our knowledge, there are no data available which provide information; from a proteomic point of view, on the phases of wound healing regarding the complications following trabeculectomy.
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.
Glaucoma is a neurodegenerative disease. It is the second leading cause of blindness affecting approximately 60 million people worldwide. The therapeutic possibilities are quite limited; the only therapeutic feature being lowering of the intraocular pressure. This can be achieved in the first instance by topical medication, but when this becomes inefficient, surgical intervention is required. The trabeculectomy applied during surgical intervention in many cases is unfortunately ineffective; due to the excessive wound healing, the channel made to drain the aqueous humor becomes blocked, leading to surgical failure. Following surgery, the coagulation phase prevents blood loss at the site of intervention, and the immune cells activated during the inflammatory phase remove debris and injured cells. In the proliferative phase, the lost cells will be regenerated, followed by total or partial reconstruction of the initial state in the remodeling phase. By applying state-of-the-art proteomics techniques, my aim will be to examine the protein level changes characteristic of the phases of wound healing, and the identification of key proteins associated with wound healing problems. These proteins can predict the formation of wound healing complications, functioning as potential biomarkers or can serve as targets for drug design. The latter has extremely high importance, since the inhibitors applied during surgery are not sufficiently effective, posing high demands for exploration of further therapeutic possibilities.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
