 |
Humán polyomavírusok: genom funkcionális analízise és prevalencia felmérés
|
súgó 
nyomtatás 
|
Ezen az oldalon az NKFI Elektronikus Pályázatkezelő Rendszerében nyilvánosságra hozott projektjeit tekintheti meg.
vissza »
|
| |
Projekt adatai |
|
|
| azonosító |
128533 |
| típus |
FK |
| Vezető kutató |
Csoma Eszter |
| magyar cím |
Humán polyomavírusok: genom funkcionális analízise és prevalencia felmérés |
| Angol cím |
Human polyomaviruses: functional analyzis of genomes and prevalence study |
| magyar kulcsszavak |
polyomavírus, promoter, génexpresszió, prevalencia |
| angol kulcsszavak |
polyomavirus, promoter, gene expression, prevalence |
| megadott besorolás |
| Mikrobiológia: virológia, bakteriológia, parazitológia, mikológia (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma) | 100 % | | Ortelius tudományág: Virológia |
|
| zsűri |
Immun-, Tumor- és Mikrobiológia |
| Kutatóhely |
ÁOK Orvosi Mikrobiológiai Intézet (Debreceni Egyetem) |
| projekt kezdete |
2018-09-01 |
| projekt vége |
2023-08-31 |
| aktuális összeg (MFt) |
21.414 |
| FTE (kutatóév egyenérték) |
2.50 |
| állapot |
lezárult projekt |
magyar összefoglaló A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Az elmúlt évtizedben 11 új, humán patogén és 1 feltételezhetően embert fertőző polyomavírust, a vírusok genomját fedezték fel. DNS prevalencia vizsgálatokkal már a kezdetekkor bekapcsolódtunk a kutatásokba. Ezen vizsgálatok mellett a klinikai jelentőség feltárásához elengedhetetlenek a szeroprevalencia tanulmányok. Előzetes tapasztalatunk és eredményünk már van vírus fehérje expresszióval és ELISA módszer fejlesztéssel kapcsolatban, így a szeroprevalencia vizsgálatok alapja adott. Az új, humán polyomavírusok populációs fertőzési rátájának vizsgálatához az alábbiakat terveztük: KIPyV, WUPyV, MCPyV, HPyV6, HPyV7, TSPyV, HPyV9, MWPyV, STLPyV, HPyV12 és NJPyV fő, kapszid fehérjéjének expressziója baktériumban, indirekt ELISA módszer fejlesztése és a vírusok elleni ellenanyagok vizsgálata különböző kor- és betegcsoportokban. Mindemellett in vitro, funkcionális genomanalízist végeznénk, ami a kutatásokban jelentős előrelépés lenne. Mivel a virális génexpressziót a nem kódoló, kontroll régió (NCCR) szabályozza, így ezen régió funkcionális vizsgálata lehet a kulcs, amely segít megfejteni hogyan és milyen sejtekben szaporodik a vírus, mik a sejtre gyakorolt hatások, egyáltalán a vírus patogenezisét. Ezért a saját és génbanki NCCR szekvenciák in silico analízisét, in vitro, különböző NCCR-ek által regulált, kétirányú vektorral végzett génexpressziós vizsgálatokat, az NCCR régió transzkripciós faktor kötőhelyeinek vizsgálatát direkt mutagenezissel, és kotranszfekciós kísérletekkel a vírus saját LT antigénjének génexpresszióra gyakorolt hatásának tanulmányozását tervezzük.
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.
Új polyomavírusokkal kapcsolatosan már vannak szeroprevalencia adatok, ám mindössze 1-9 publikáció, legtöbb az MCPyV, KIPyV és WUPyV fertőzésekkel kapcsolatban, míg HPyV11, HPyV12, NJPyV és LIPyV adatokat csak 1-3 közleményben találunk. Ezek alapján úgy tűnik, hogy néhány vírus igen elterjedt a populációban, míg mások nem. Az immunszuppresszált betegek körében magasabb arányú lehet a fertőzöttség. Új eredmények alapján a HPyV12-vel és NJPyV-vel kapcsolatban felmerült, hogy esetleg nem humán vírusok vagy a fertőzések földrajzilag eltérőek lehetnek. Így a különböző kor- és betegcsoportokban végzett szeroprevalencia vizsgálatok segíthetnek megválaszolni a felmerült kérdéseket. Azonban esszenciális egy olyan in vitro kísérleti rendszer létrehozása is, amivel a vírusok replikációja tanulmányozható. Ezt nehezíti a tény, hogy virionokat nem izoláltak még, csak genomszekvenciákat. Ugyanakkor in vitro génespressziós vizsgálatokkal, funkcionális genomanalízisekkel közelebb kerülhetünk ehhez. A nem kódoló, kontroll régiónak (NCCR) a promoterekkel kulcsszerepe van a celluláris és virális faktorok által is szabályozott, kétirányú génexpresszió szabályozásában. A fő hipotézis, hogy a különböző sejtek különféle celluláris faktorokkal eltérően hatnak a virális génexpresszióra, ugyanakkor az NCCR szekvenciák is eltérőek a celluláris és virális faktor kötőhelyeket tekintve. Az eltérő NCCR szekvenciák által szabályozott génexpresszió in vitro, különböző sejtekben való vizsgálata, direkt mutagenezis szolgáltathatnak alapot ahhoz, hogy megtaláljuk a permisszív sejteket, illetve hogy feltárjuk a klinikai mintákból izolálható NCCR szekvencia különbségek patogenezisre gyakorolt hatását.
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!
Az új humán polyomavírusok kutatása a virológia új, fontos területe. Ezek a vírusok, egy részük legalább, a populáció nagy részét fertőzik, és immungyenge betegekben súlyos következménnyel járhatnak. Az immunszuppresszióhoz (veleszületett, szerzett vagy daganat terápia miatt) társuló fertőzések jelentős, növekvő problémát jelentenek. Minthogy minden polyomavírus rendelkezik tumorkeltő potenciállal, az MCPyV már bizonyított tumorvírus, és a két „öreg” polyomavírus, a BK és a JC következményeit is ismerjük, ezek akár súlyosak is lehetnek. Ezért fontos, hogy a jövőben vélhetően szükséges klinikai diagnózist, terápiás lehetőséget jó alapkutatásokkal készítsük elő. A szekvenálási technikáknak köszönhetően a virológia új korszaka jött létre: vírusvadászat, szekvencia alapon történő vírus felfedezés. Évekkel korábban csatlakoztunk egy új kutatási területhez, prevalencia vizsgálttal a vírusok klinikai jelentőségét kutattuk. Bár növekvő, de még minidig alacsony számban találunk közleményeket. Jelen pályázattal nem csak folytatni, hanem magasabb szintre szeretnék emelni kutatásunkat. Szeroprevalencia tanulmány mellett, in vitro, funkcionális genom vizsgálatokat terveztünk. Ez utóbbi lehet a kulcs egy olyan in vitro modell létrehozásához, amivel a vírusok replikációját, patogenezisét tanulmányozhatjuk. Minthogy virionokat még nem izoláltak, a klasszikus virológiai kísérletek helyett az in vitro genomanalízisek lehetnek a megoldás. Kísérleteink olyan adatokat szolgáltathatnak, amelyek segítenek feltárni a génexpresszióban fontos szerepet betöltő celluláris és virális faktorokat, a replikációra permisszív sejteket, illetve a szekvencia varianciák patogenezisre gyakorolt hatását.
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.
Az új humán polyomavírusok kutatása a virológia új, fontos területe. Ezek a vírusok, egy részük legalább, a populáció nagy részét fertőzik, és immungyenge betegekben súlyos következménnyel járhatnak. Az immunszuppresszióhoz (veleszületett, szerzett vagy daganat terápia miatt) társuló fertőzések jelentős, növekvő problémát jelentenek. Minthogy minden polyomavírus rendelkezik tumorkeltő potenciállal, az MCPyV már bizonyított tumorvírus, és a két „öreg” polyomavírus, a BK és a JC következményeit is ismerjük, ezek akár súlyosak is lehetnek. Ezért fontos, hogy a jövőben vélhetően szükséges klinikai diagnózist, terápiás lehetőséget jó alapkutatásokkal készítsük elő. A szekvenálási technikáknak köszönhetően a virológia új korszaka jött létre: vírusvadászat, szekvencia alapon történő vírus felfedezés. Évekkel korábban csatlakoztunk egy új kutatási területhez, prevalencia vizsgálttal a vírusok klinikai jelentőségét kutattuk. Bár növekvő, de még minidig alacsony számban találunk közleményeket. Jelen pályázattal nem csak folytatni, hanem magasabb szintre szeretnék emelni kutatásunkat. Szeroprevalencia tanulmány mellett, in vitro, funkcionális genom vizsgálatokat terveztünk. Ez utóbbi lehet a kulcs egy olyan in vitro modell létrehozásához, amivel a vírusok replikációját, patogenezisét tanulmányozhatjuk. Minthogy virionokat még nem izoláltak, a klasszikus virológiai kísérletek helyett az in vitro genomanalízisek lehetnek a megoldás. Kísérleteink olyan adatokat szolgáltathatnak, amelyek segítenek feltárni a génexpresszióban fontos szerepet betöltő celluláris és virális faktorokat, a replikációra permisszív sejteket, illetve a szekvencia varianciák patogenezisre gyakorolt hatását.
| angol összefoglaló Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
During the last decade 11 new human pathogenic and 1 possibly human pathogenic polyomaviruses have been discovered based on the genome sequences. We joined to this new research field at the beginning to examine DNA prevalence and possible clinical consequences. Beside DNA prevalence, seroprevalence studies are one of the keys to reveal the clinical importance. We have preliminary data with viral protein expression and ELISA method development, so the basis for seroprevalence study is good. In order to study the novel HPyVs infections prevalence, to examine the suggestion that geographical differences might occur and some novel HPyVs are non-human viruses the followings are planned: main viral capsid protein expression of KIPyV, WUPyV, MCPyV, HPyV6, HPyV7, TSPyV, HPyV9, MWPyV, STLPyV, HPyV12 and NJPyV in bacterial protein expression system, development an indirect ELISA method and immunoglobulin detection in different study groups (children, adults, healthy and immunocompromised patients). We would like to expand our research, hence in vitro, functional genome analysis of KIPyV, WUPyV and HPyV9 is planned. Since the gene expression is under the control of the non-coding control region (NCCR), functional analysis may help to find the key factors for viral replication, the cells permissive for viral replication and the effect of sequence variations on viral replication, hence cytopathic effect and pathogenesis. In silico analysis of viral NCCR sequences, then in vitro gene expression controlled by NCCR study is planned using bi-directional expression vector, direct mutagenesis of the transcription factor and co-transfection with cognate LT antigen
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.
Seroprevalence studies about novel polyomaviruses have been published already, although the numbers of the publications are 1-9, the highest numbers related to MCPyV, KIPyV and WUPyV, and only 1-3 for HPyV11, HPyV12, NJPyV and LIPyV. Based on these data, some of the novel HPyVs are ubiquitous, while others not. If studied, higher rate of infections was detected in immunocompromised patients. Recently it has suggested that HPyV12 and NJPyV may be animal polyomaviruses or seropositivity might show geographical differences. Seroprevalence studies with different age and disease groups from different part of the world would answer many questions regarding the pathogenesis. However, it is also essential to establish an in vitro model to study the viral replication. The lack of virions make the study of replication to be difficult, but the available, gene expression systems enable functional genome analysis in vitro. The non-coding control region (NCCR) with the promoters has a key regulatory function on bi-directional gene expression, determined by viral and cellular factors. The hypothesis is that different cells ensure different cell factors resulting in variation in viral gene expression, and NCCR are also variable in terms of cellular and viral factor binding sites, as well. Studying the gene expression controlled by NCCR differ in transcription factor and viral LT antigen binding sites in different cell types, site-directed mutagenesis would help to find the cells permissive for viral replication and the important viral and cellular factors for it; and also to reveal the effect of sequence variation of NCCR from clinical samples on viral replication, hence pathogenesis.
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.
Research on novel human polyomavirus is a new, important field in virology. These viruses, or at least some of them, may infect high proportion of the population, and it is suggested that may have clinical importance mainly in immunocompromised patients. Infections associated with immunosuppression, innate, acquired or due to cancer treatment is a growing problem. Since all the polyomaviruses have the potential for tumourigenesis, the MCPyV is proved as tumourvirus, and based on the knowledge about the “old” BK and JC polyomaviruses, the clinical consequences might be severe. In that case the clinical diagnosis, the possible treatment requires good, basic research which can help to understand the pathogenesis. Thanks to the rapidly developing sequencing techniques a new era of virology has emerged: viral sequence hunting, finding new viruses as viral genomes. Years ago we joined to this new research field to collect prevalence data, to find the possible clinical consequence of novel polyomaviruses. Although publications are available about these viruses, these are in limited numbers. This new proposal will not only continue, but expand the research, since beside seroprevalence study in vitro, functional genome analysis is planned. This might be the key for establishment of a viral replication model to study the viral pathogenesis, replication. Since we have no virions for classical virology experiments, functional genome analysis in vitro is an important step in research. Our experiments would serve data which might be the key to find viral and host factors affecting viral gene expression, the cells permissive for viral replication, as well as the importance of sequence variations in pathogenesis.
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.
„Virus hunting” by sequencing techniques revealed 11 new, human pathogenic polyomaviruses, however only 3 are linked to specific diseases, one is proved to be a tumourvirus. Since these viruses were described as genome sequences, and the virus itself has not been isolated to date, it is hard, but not impossible to study their importance. We joined to this new, important research field at the beginning, we collected and published valuable data about the novel polyomaviruses, hence now using the results from this previous study, we would like to continue and expand our research.
Based on studies to detect antibodies in blood samples, we can examine the followings: the frequency of these viral infections in the human population, the possible higher susceptibility due to immunosuppression, and the time of the first meet the virus (childhood and/or adulthood). One aim of this proposal is to perform this seroprevalence study. To reveal the clinical importance of a virus, it is essential to understand the viral replication, the effect of it on the cell in which it can replicate, and to find those factors which can be the key in viral replication and pathogenesis. Based on our experiments planned we may establish a good in vitro model for these novel polyomaviruses.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
