 |
LQT2-5 transzgenikus nyulak létrehozása - a csökkent repolarizációs tartalék jelentőségének megértése a proaritmiás gyógyszer mellékhatások jobb előrejelzése érdekében
|
súgó 
nyomtatás 
|
Ezen az oldalon az NKFI Elektronikus Pályázatkezelő Rendszerében nyilvánosságra hozott projektjeit tekintheti meg.
vissza »
|
| |
Projekt adatai |
|
|
| azonosító |
110896 |
| típus |
NN |
| Vezető kutató |
Baczkó István |
| magyar cím |
LQT2-5 transzgenikus nyulak létrehozása - a csökkent repolarizációs tartalék jelentőségének megértése a proaritmiás gyógyszer mellékhatások jobb előrejelzése érdekében |
| Angol cím |
Double transgenic LQT2-5 rabbits – understanding reduced repolarization reserve for more reliable testing of pro-arrhythmic side effects |
| magyar kulcsszavak |
transzgenikus nyúl, congenitalis hosszú-QT szindróma, repolarizációs tartalék, proaritmiás mellékhatások, Torsades des Pointes |
| angol kulcsszavak |
transgenic rabbit, congenital long-QT syndrome, repolarization reserve, pro-arrhythmic adverse effects, Torsades des Pointes |
| megadott besorolás |
| Biológiai rendszerek elemzése, modellezése és szimulációja (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma) | 50 % | | Kísérletes gyógyszertan, gyógyszerkutatás (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma) | 50 % |
|
| zsűri |
Élettan, Kórélettan, Gyógyszertan és Endokrinológia |
| Kutatóhely |
Farmakológiai és Farmakoterápiai Intézet (Szegedi Tudományegyetem) |
| résztvevők |
Bodrogi Lilla
Bősze Zsuzsanna
Hiripi László
Hornyik Tibor
Horváth András
Juhász Viktor
Kerekes Andrea
Orosz Andrea
Varga Richárd Sándor
|
| projekt kezdete |
2014-04-01 |
| projekt vége |
2017-09-30 |
| aktuális összeg (MFt) |
26.312 |
| FTE (kutatóév egyenérték) |
12.35 |
| állapot |
lezárult projekt |
magyar összefoglaló A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A hosszú QT szindrómás (LQTS) betegek fenotípusában nagy a változatosság, még az azonos mutációt hordozók között is, így ezen betegekben a ritmuszavarok és hirtelen szívhalál kialakulási kockázatának megállapítása a klinikai gyakorlatban igen nehéz . A fejlesztés alatt álló, új gyógyszerek proaritmiás mellékhatásának felmérése elengedhetetlen, de a rendelkezésre álló kardiológiai biztonsági vizsgálati módszerek nem kielégítőek. Égető szükség van a proaritmiás kockázatot jobban előrejelző modellekre. A jelen, nemzetközileg is egyedülálló magyar-német kooperációs projekt célja LQT2-5 transzgenikus nyulak létrehozása (az egér transzgenikus modellek jelentősége csekély ebben a vonatkozásban, hiszen a repolarizáló áramok egérben jelentősen különböznek az embertől), in vivo és in vitro karakterizálása, egy olyan modell megalkotása céljából, mely lehetővé teszi (1) a fejlesztés alatt álló új gyógyszerek proaritmiás mellékhatásának megbízhatóbb értékelését; (2) elektrofiziológiai biomarkerek azonosítását, ezek segítségével látens kongenitális LQTS betegek kiszűrését; (3) károsodott repolarizációs tartalékhoz vezető betegségekben szenvedő emberek aritmia rizikójának felmérését. A német kooperációs partner hozott létre először a világon LQT1 és 2 transzgenikus nyulakat, míg a magyar partner alkotott meg először LQT5 transzgenikus nyulakat. A két laboratórium kooperációja során ezen transzgenikus nyulak keresztezésére kerül sor. A világon más transzgenikus nyúl LQT modell jelenleg nem elérhető.
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.
Az örökletes LQTS betegek fenotípusa és aritmia kockázata nagy variabilitást mutat, még az azonos mutációt hordozó betegekben is. Azon egyénekben, akik alaphelyzetben normális QT intervallummal rendelkeznek, de klinikailag nem manifesztálódó LQTS-ban szenvednek, TdP aritmia és hirtelen szívhalál jelentkezhet repolarizációt nyújtó szerek szedése esetén. Emelett a fejlesztés alatt álló új gyógyszerek proaritmiás kockázatának felmérése elengedhetetlen, de a jelenlegi kardiológiai biztonsági vizsgálatok, melyek főként a szerek IKr blokkoló hatásaira koncentrálnak, nem kielégítőek. Szükség van tehát a proaritmiás kockázatot jobban előrejelző modellek létrehozására.
Jelen kooperációs projekt fő célja LQT2-5 transzgenikus nyulak létrehozása, in vivo és in vitro karakterizálása, és ezáltal (1) fejlesztés alatt álló új gyógyszerek proaritmiás profiljának megbízhatóbb tesztelésére, (2) látens örökletes LQTS betegek szűrésére alkalmas elektrofiziológiai biomarkerek azonosítására és kidolgozására, és (3) a szív kamrai repolarizációs rezerv beszűkülésével járó betegségekben szenvedő emberek aritmia kockázatának elemzésére adatokat nyújtó modell megalkotása.
Hipotézisünk szerint az LQT2-5 nyulak jelentősen beszűkült repolarizációs tartalékkal fognak rendelkezni, bennük spontán kamrai ritmuszavarok alakulnak ki, valamint fokozott érzékenységet mutatnak a szimpatikus stimuláció és kálium csatorna blokkoló hatásokat mutató szerek által provokált ritmuszavarokra.
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 német partner (Dr. Odening, Heart Center, Freiburg University) hozott létre és karakterizált a világon először LQT1 és LQT2 transzgenikus nyulakat. A hazai partner, egy korábbi sikeres OTKA projekt keretein belül először hozott létre és karakterizált LQT5 transzgenikus nyulakat. A fenti transzgenikus nyulak mutációi a megfelelő emberi LQT szindrómákat létrehozó mutációkat utánozzák. A világon máshol jelenleg nem lelhető fel további LQT transzgenikus nyúl modell. A két partner laboratóriumában LQT transzgenikus nyulak létrehozására meglévő tudás és tapasztalat nemzetközileg is egyedülálló lehetőséget nyújt egy új, LQT2-5 transzgenikus nyúl modell megalkotására, mely alkalmas (1) új, fejlesztés alatt álló gyógyszerek proaritmiás mellékhatásainak tesztelésére, (2) látens örökletes LQT szindrómás betegek előzetes szűrésére alkalmazható elektrofiziológiai biomarkerek azonosítására, (3) súlyos szívritmuszavarok és hirtelen szívhalál kockázatának felmérésére a szív kamrai repolarizációs tartalék beszűkülését okozó kórképekben szenvedő betegeken. A transzgenikus nyúl ideális faj humán ritmuszavarokkal járó betegségek vizsgálatára, mivel nyulakon a szív kamrai repolarizációt az emberéhez hasonló kálium áramok határozzák meg. Az egér transzgenikus modellek – humán betegségek modellezésére széles körben való elterjedtségük ellenére – jelen projekt tekintetében nem alkalmasak az egér kamrai repolarizációt meghatározó, az emberétől teljesen eltérő káliumáramok miatt. Az eredmények továbbá alapvetően fontos, új adatokat szolgáltatnak a repolarizációs rezerv mechanizmusairól, valamint a KCNE1 kódolta IKs béta-alegység szerepéről (minK).
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 hirtelen szívhalál, melyet leggyakrabban életveszélyes szívritmuszavarok okoznak, hazánkban is vezető halálok. A hirtelen szívhalál esetek számottevő része látszólag egészséges embereken lép fel. Fiatal betegekben a hirtelen szívhalált sokszor örökletes betegségek miatt kialakuló ritmuszavarok okozzák, mint a kongenitális hosszú QT szindróma. Örökletes hosszú QT szindrómás betegeken, még akik ugyanazon mutációt hordozzák is, az egyéni ritmuszavarokra való hajlam és kockázat nagyon eltérő és ezeket nehéz felismerni a mindennapi klinikai gyakorlatban. Továbbá, az új gyógyszerek kifejlesztése során a ritmuszavart okozó mellékhatás értékelése elengedhetetlen, ugyanakkor az erre használt jelenlegi módszerek nem kielégítőek. Így szükség van új modellekre, melyek képesek jobban előrejelezni a ritmuszavarok kockázatát. A nemzetközileg is egyedi, magyar-német kooperatív pályázat célja egy új nyúlmodell létrehozása és karakterizálása, melyben a humán örökletes hosszú QT szindróma kialakulását okozó, kálium csatorna felépítő fehérjéket kódoló gének mutációit hozzuk létre. A projekt során izolált szívizom sejteken, szív szöveten végzünk vizsgálatokat, valamint éber és altatott nyulakon EKG felvételeket értékelünk. A projekt eredményei (1) az új gyógyszerek kardiológiai biztonsági vizsgálata során a ritmuszavart okozó mellékhatások megbízhatóbb meghatározásához, (2) a fokozott hirtelen szívhalál kockázatú, de konvencionális EKG-n jelentős eltérést nem mutató örökletes szív elektrofiziológiai betegségben szenvedő emberek hatékonyabb kiszűréséhez, (3) új, egyes szívbetegségekben kialakuló ritmuszavarok kockázat becslésére használható „biomarkerek” azonosítására vezethetnek.
| angol összefoglaló Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Phenotypic penetrance is highly variable in patients with inherited long QT syndromes (LQTS), and the individual risk for arrhythmias and sudden cardiac death varies greatly between different LQTS patients, even in those carrying the same mutation, and assessment of this risk remains difficult in clinical practice. The evaluation of proarrhythmic profile of new compounds under development is essential, however, current cardiology safety testing remains unsatisfactory. Novel models with better predictive value for pro-arrhythmic risk are needed. This internationally unique Hungarian-German cooperative project aims at the generation, in vivo and in vitro characterization of a double transgenic LQT2-5 rabbit model (mouse transgenic models are of limited value in this regard due to the different set of repolarizing currents in mice versus humans), to develop a model that can be used for (1) more reliable testing of the pro-arrhythmic adverse effects of drugs in development; (2) identification of electrophysiological biomarkers for future use in screening patients with latent congenital LQTS and (3) assessment of risk for serious arrhythmia development in patients suffering from diseases that impair repolarization reserve. The German partner was the first in the world to generate LQT1 and 2 rabbits, while the Hungarian partner was the first to generate LQT5 rabbits. Crossbreeding of these rabbits will be performed in cooperation by these two laboratories. There are no other transgenic rabbit LQT models available in the world.
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.
Phenotypic penetrance is highly variable in patients with inherited LQTS, and the individual arrhythmogenic risk varies greatly between different LQTS patients, even in those carrying the same mutation. Individuals who have normal QT intervals at baseline but carry clinically silent LQT mutations can develop TdP with subsequent SCD following the administration of drugs that prolong repolarization. In addition, the reliable evaluation of pro-arrhythmic risk associated with novel pharmaceutical compounds under development is essential, however, current cardiovascular safety tests concentrate mainly on detecting IKr-blocking effects, and remain unsatisfactory. Therefore, novel models with better predictive value for the identification of proarrhythmic risk are needed.
The present cooperative project aims at the generation, in vivo and in vitro characterization of a double transgenic LQT2-5 rabbit model for (1) more reliable testing of the pro-arrhythmic adverse effects of candidate compounds in development; (2) identification of electrophysiological biomarkers for future use in screening patients with latent congenital LQT syndromes and (3) assessment of risk for serious ventricular arrhythmia development in patients suffering from diseases that impair cardiac ventricular repolarization reserve.
We hypothesize that double transgenic LQT2-5 rabbits will have significantly impaired repolarization reserve, will develop spontaneous ventricular arrhythmias and will exhibit increased susceptibility towards arrhythmias provoked by sympathetic stimulation and by compounds with some degree of potassium channel blocking effects.
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.
The German partner (Dr. Odening at the Heart Center, Freiburg University) was the first in the world to generate and characterize transgenic LQT1 and LQT2 rabbits. The Hungarian partner, in the framework of a previous successful OTKA project, was the first to generate and characterize transgenic LQT5 rabbits. The mutations in these transgenic rabbits mimic genetic alterations leading to the respective LQT syndromes in humans. There are no other transgenic LQT rabbit models available in the world at this moment. The existing knowledge and expertise in creating transgenic LQT rabbit models at these two laboratories creates an internationally unique opportunity to generate a novel double transgenic LQT2-5 rabbit model for (1) more reliable testing of the pro-arrhythmic adverse effects of new drugs in development; (2) identification of electrophysiological biomarkers for future use in screening patients with latent congenital LQT syndromes and (3) assessment of risk for serious ventricular arrhythmias and sudden cardiac death in patients suffering from diseases that impair cardiac ventricular repolarization reserve. The transgenic rabbit is an ideal species to examine human arrhythmogenic diseases since potassium currents determining cardiac repolarization in rabbits are similar to those in humans, while mouse transgenic models – despite their wider use as a model to investigate human diseases – are of very limited value in this regard due to different set of cardiac repolarizing currents in mice versus human. The results will also provide essential new information on mechanisms of cardiac repolarization reserve and the role of the KCNE1 coded IKs beta-subunit (minK).
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.
Sudden cardiac death (SCD), which is most often the result of lethal heart rhythm disturbances (arrhythmias), is a leading cause of death in Hungary. A significant number of SCD cases can occur in seemingly healthy individuals. An important part of SCD in young patients is caused by inherited arrhythmogenic diseases, including congenital long QT syndromes. In patients with inherited LQT syndromes, even among those carrying the same mutation, the individual arrhythmogenic risk varies greatly and it is hard to recognize in daily clinical practice. Moreover, reliable evaluation of arrhythmia provoking side effect associated with new drugs under development is essential, however, current models remain unsatisfactory. Thus, novel models with better predictive value for the identification of arrhythmia risk are needed. The goal of this internationally unique cooperative proposal by two laboratories in Hungary and Germany is the generation and characterization of a new rabbit experimental model, where genes encoding proteins that build up potassium conducting ion channels will be modified to mimic human inherited LQT syndromes. The work includes studies on single heart cells, tissue preparations and ECG studies in awake and anesthetized rabbits. The project can lead to (1) more reliable testing of arrhythmia provoking side effects of new compounds in cardiac safety studies; (2) the development of new strategies for screening patients with congenital heart electrophysiological problems at greater risk for SCD but with no apparent alterations on conventional ECG and (3) the identification of new „biomarkers” for arrhythmia risk prediction in patients with certain cardiac problems.
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Közleményjegyzék |
|
|
| Husti Z, Tábori K, Juhász V, Hornyik T, Varró A, Baczkó István: Combined inhibition of key potassium currents differently affects cardiac repolarization reserve and arrhythmia susceptibility in dogs and rabbits, Canadian Journal of Physiology and Pharmacology, in press, 93: dx.doi.org/10.1139/cjpp-2014-0514, 2015 | | Baczkó István, Leprán I, Kiss L, Muntean DM, Light PE: Future perspectives in the pharmacological treatment of atrial fibrillation and ventricular arrhythmias in heart failure, Current Pharmaceutical Design 21(8): 1011-1029., 2015 | | Baczkó István, P Major, V Juhász, T Hornyik, M Kovács, N Jost, L Hiripi, S Nattel, Zs Bősze, A Varró: A NOVEL LQT5 TRANSGENIC RABBIT MODEL CARRYING A DOMINANT NEGATIVE MUTATION OF KCNE1, European Section Meeting of IACS: Balatongyörök, Hungary, Programme and Abstract Book: ISBN 978-963-306-329-3. Page 55, P1., 2014 | | Baczko Istvan, V Juhasz, P Major, M Kovacs, T Hornyik, L Hiripi, Zs Bosze, A Varro: A novel LQT5 transgenic rabbit model for the assessment of proarrhythmic side effects of developmental compounds, Basic & Clinical Pharmacology & Toxicology 115 (Suppl. 1), 94, 303., 2014 | | Baczkó István, V. Juhász, P. Major, M. Kovács, T. Hornyik, A. Kerekes, L. Hiripi, Zs. Bősze, J.Gy. Papp, A. Varró: LQT5 transgenic rabbits are characterized by increased repolarization instability and arrhythmia susceptibility, Cardiovascular Research 103, S50. doi:10.1093/cvr/cvu085., 2014 | | Husti Z, Tábori K, Juhász V, Hornyik T, Varró A, Baczkó István: Combined inhibition of key potassium currents differently affects cardiac repolarization reserve and arrhythmia susceptibility in dogs and rabbits, Canadian Journal of Physiology and Pharmacology, 93(7): 535-544., 2015 | | Baczkó István, Leprán I, Kiss L, Muntean DM, Light PE: Future perspectives in the pharmacological treatment of atrial fibrillation and ventricular arrhythmias in heart failure, Current Pharmaceutical Design 21(8): 1011-1029., 2015 | | Major P*, Baczkó I*, Hiripi L, Odening KE, Juhász V, Kohajda Zs, Horváth A, Prorok J, Seprényi Gy, Kovács M, Ördög B, Doleschall Z, Nattel S, Varró A, Bősze Zs: A novel transgenic rabbit model with reduced repolarization reserve: long QT syndrome caused by a dominant-negative mutation of KCNE1 gene, British Journal of Pharmacology, published online April 14, 2016, doi: 10.1111/bph.13500, 2016 | | Baczkó I, Jost N, Virág L, Bősze Zs, Varró A: Rabbit models as tools for preclinical cardiac electrophysiological safety testing: importance of repolarization reserve, Progress in Biophysics and Molecular Biology, 2016, Accepted for publication April 20, 2016 | | T Hornyik, A Castiglione, G Franke, S Perez-Feliz, P Major, L Hiripi, G Koren, Zs Bősze, A Varró, KE Odening, István Baczkó: Cardiac electrophysiological characterization of a novel double-transgenic LQT2-5 rabbit model with decreased repolarization reserve, Cardiologia Hungarica, in press, 2016 | | Bősze Z, Major P, Baczkó I, Odening KE, Bodrogi L, Hiripi L, Varró A: The potential impact of new generation transgenic methods on creating rabbit models of cardiac diseases, Progress in Biophysics and Molecular Biology, 2016, Accepted for publication April 25, 2016 | | 6. Hornyik T, Castiglione A, Franke G, Perez-Feliz S, Major P, Hiripi L, Koren G, Bősze Zs, Varró A, Brunner M, Bode C, Baczkó I, Odening KE: Combined use of transgenic LQT2, LQT5 and LQT2-5 rabbit models with decreased repolarization reserve as novel tool for pro-arrhythmia research, European Heart Journal, 37: in press, 2016 | | Husti Z, Tábori K, Juhász V, Hornyik T, Varró A, Baczkó István: Combined inhibition of key potassium currents differently affects cardiac repolarization reserve and arrhythmia susceptibility in dogs and rabbits, Canadian Journal of Physiology and Pharmacology, 93(7): 535-544., 2015 | | Major P*, Baczkó I*, Hiripi L, Odening KE, Juhász V, Kohajda Zs, Horváth A, Prorok J, Seprényi Gy, Kovács M, Ördög B, Doleschall Z, Nattel S, Varró A, Bősze Zs: A novel transgenic rabbit model with reduced repolarization reserve: long QT syndrome caused by a dominant-negative mutation of KCNE1 gene, British Journal of Pharmacology, 173: 2046-2061., 2016 | | Baczkó I, Jost N, Virág L, Bősze Zs, Varró A: Rabbit models as tools for preclinical cardiac electrophysiological safety testing: importance of repolarization reserve, Progress in Biophysics and Molecular Biology, 2016, 121: 157-168., 2016 | | Bősze Z, Major P, Baczkó I, Odening KE, Bodrogi L, Hiripi L, Varró A: The potential impact of new generation transgenic methods on creating rabbit models of cardiac diseases, Progress in Biophysics and Molecular Biology, 2016, 121: 123-130., 2016 | | T Hornyik, A Castiglione, G Franke, S Perez-Feliz, P Major, L Hiripi, G Koren, Zs Bősze, A Varró, KE Odening, István Baczkó: Cardiac electrophysiological characterization of a novel double-transgenic LQT2-5 rabbit model with decreased repolarization reserve, Cardiologia Hungarica, Suppl. F; 46, F38., 2016 | | Hornyik T, Castiglione A, Franke G, Perez-Feliz S, Major P, Hiripi L, Koren G, Bősze Zs, Varró A, Brunner M, Bode C, Baczkó I, Odening KE:: Transgenic LQT2, LQT5 and LQT2-5 rabbit models with decreased repolarization reserve as novel tools for more reliable identification of pro-arrhythmic markers., Current Research: Cardiology 3(3): P17, 109., 2016 | | Hornyik T, Castiglione A, Franke G, Perez-Feliz S, Major P, Hiripi L, Koren G, Bősze Zs, Varró A, Brunner M, Bode C, Baczkó I, Odening KE: Combined use of transgenic LQT2, LQT5 and LQT2-5 rabbit models with decreased repolarization reserve as novel tool for pro-arrhythmia research, European Heart Journal, 37: (Abstract Supplement), 619., 2016 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
