Projekta nosaukums: „Metformīna terapijas ietekmējošo faktoru savstarpējās mijiedarbības izpēte 2.tipa cukura diabēta ārstēšanas efektivitātes prognozēšanai”
Projekts tiek veikts Eiropas Reģionālā attīstības fonda (ERAF) 1.1.1.1. pasākuma “Praktiskas ievirzes pētījumi” 1. kārtas ietvaros.
Projekta identifikācijas Nr.: 1.1.1.1/16/A/091
Projekta izpildes termiņš: 2017. gada 1. janvāris – 2019.gada 31. decembris
Projekta kopējais finansējums: 648 235,48 EUR
Projekta zinātniskais vadītājs: Dr. biol., Assoc. Prof. J. Kloviņš
Projekta mērķis ir raksturot līdz šim maz pētītus faktorus, kas nosaka atbildes reakciju uz metformīna terapiju, nolūkā identificēt medikamenta efektivitāti un panesamību raksturojošus marķierus 2.tipa cukura diabēta (T2D) ārstēšanā. Viena no galvenajām projekta aktivitātēm ietvers ar metformīna lietošanu asociētu taksonomisko un funkcionālo izmaiņu zarnu mikrobiomā izvērtēšanu attiecībā pret atbildes reakciju uz terapiju. Iespējams, ka ar zarnu mikrobiomu saistīti procesi veicina metformīna glikozi pazeminošo efektu, savukārt vienlaicīgi novērotā mikrobioma taksonomiskās daudzveidības pazemināšanās ierosina potenciāli gastrointestinālās blaknes izraisošu patogēnu īpatsvara pieaugumu. Šī hipotēze tiks pārbaudīta, integrējot datus no 16S rRNS gēna amplikonu un metagenoma sekvencēšanas analīzēm, kas veikta no veseliem dalībniekiem un pacientiem ar T2D iegūtiem zarnu mikrobioma paraugiem pirms un pēc metformīna lietošanas. Minētās kohortas tiks iekļautas pētījumos, kas virzīti uz epiģenētisko un RNS ekspresijas profilu noskaidrošanu, kas asociējas ar metformīna lietošanu un varētu tikt izmantoti klīniski nozīmīgu marķieru noteikšanai. Lai padziļinātu izpratni par cilvēkos novērotajām dažādu faktoru asociācijām, kā arī to cēloņsakarībām, detalizēta metformīna un zarnu mikrobioma mijiedarbības un metabolo ceļu analīze tiks veikta peļu modeļos. Papildus eksperimenti dzīvnieku modeļos sniegs iespēju izvērtēt prebiotiķu un probiotiķu potenciāli pozitīvo efektu kombinācijā ar metformīna terapiju, kas varētu novērst nevēlamās izmaiņas zarnu mikrobiomā.
Projekta ietvaros īstenotie pētījumi veicinās izpratni par metformīna terapijas efektivitātes un tolerances pamatā esošajiem mehānismiem. Pirmkārt, plānotās aktivitātes palīdzēs definēt zarnu mikrobioma lomu atbildes reakcijas uz metformīna lietošanu veidošanā. Otrkārt, tiks sniegts ieskats epiģenētisko marķieru profilos un to funkcionālajā nozīmē medikamenta terapijas kontekstā. Eksperimenti peļu modeļos ļaus virzīties tālāk un pētīt iespējas novērst metformīna izraisītās blaknes. Iegūtā informācija palīdzēs algoritmu uzlabošanā terapijas rezultāta paredzēšanai, kā arī veicinās jaunu pieeju izstrādi metformīna terapijas efektivitātes un tolerances paaugstināšanai.
Informācija publicēta: 02.01.2017.
Projekta progress
2017. gada 1. janvāris – 2017. gada 31. marts
Ir uzsākta potenciālo pētījuma dalībnieku apzināšana un iesaiste, kā arī biomateriāla ievākšana metformīna ierosinātu izmaiņu noskaidrošanai zarnu mikrobioma taksonomiskajā kompozīcijā un epiģenētisko profilu noteikšanai baltajās asins šūnās. Paralēli tiek veikta lielapjoma paralēlās sekvencēšanas datu apstrādes algoritmu izstrāde, kas ietver datu filtrēšanu, kvalitātes kontroli, koriģēšanu, kofaktoru analīzi un citus procesus, tos pielāgojot longitudināla projekta dizainam.
Informācija publicēta: 31.03.2017.
Projekta progress
2017. gada 1. aprīlis – 2017. gada 30. jūnijs
Projekta īstenošanas otrajā ceturksnī ir tikusi turpināta specifisko kohortu atlase (veseli dalībnieki, jaundiagnosticēti pacienti ar 2.tipa cukura diabētu (T2D) un pacienti ar T2D stāžu virs trīs gadiem) un biomateriāla ievākšana metformīna efektivitāti un panesamību raksturojošo faktoru izpētei. Metformīna ierosinātu izmaiņu noskaidrošanai zarnu mikrobioma taksonomiskajā kompozīcijā ir uzsākta 16S rRNS gēna amplikonu bibliotēku analīze ar lielapjoma paralēlo sekvenēšanu. Paralēli ir uzsākta paraugu ievākšana un sagatavošana globālās DNS metilēšanas profilu variācijas izvērtēšanai metformīna terapijas laikā. Ar lielapjoma paralēlo sekvenēšanu iegūto datu apstrādei ir izstrādātas dizainam atbilstošas datu procesēšanas darba plūsmas (datu filtrēšana, kvalitātes kontrole, koriģēšana, kofaktoru analīze u.c. darbības). Līdz šim paveiktais ir ticis prezentēts divās starptautiskās konferencēs (19th European Congress of Endocrinology, 20.-23.05; EASD-SGGD meeting “Genetics of diabetes and its role in precision medicine”, 11.-13.05).
Informācija publicēta: 30.06.2017.
Projekta progress
2017. gada 1. jūlijs – 2017. gada 30. septembris
Sadarbībā ar endokrinologiem tiek turpināts iesaistīt specifiskas pacientu grupas (jaundiagnosticēti pacienti ar T2D, kuri uzsāk metformīna terapiju, pacienti ar >3 gadu T2D stāžu) metformīna terapijas norisi raksturojošo faktoru izpētei. Metformīna ierosinātu taksonomiskās kompozīcijas izmaiņu noskaidrošanai veselos dalībniekos ir sagatavota 16S rRNS gēna V3 rajona sekvenču datubāze un uzsākta datu statistiskā analīze. Lai izvērtētu taksonomisko zarnu mikrobioma izmaiņu funkcionālo nozīmi uzsākta metagenoma bibliotēku sagatavošana analīzei ar lielapjoma paralēlo sekvencēšanu un datu procesēšanas darba plūsmas optimizēšana. Paralēli tiek veikta DNS metilēšanas datu apstrāde, kas iegūti no 12 veseliem metformīna lietotājiem, un bioloģisko kandidātgēnu atlase, lai identificētu metformīna terapijas efektivitāti nosakošos metabolos ceļus.
Informācija publicēta: 29.09.2017.
Projekta progress
2017. gada 1. oktobris – 2017. gada 31. decembris
Metformīna ierosinātu funkcionālu izmaiņu noskaidrošanai zarnu mikrobiomā, kas iegūts no veseliem dalībniekiem (iesaistīšanās brīdī nav diagnosticēts 2. tipa cukura diabēts (T2D)) tiek turpināta mikrobioma metagenoma analīze ar lielapjoma paralēlo sekvencēšanu un ir sagatavota darba plūsma iegūto datu analīzei. Paralēli tika apkopota informācija par metformīna terapijas ietekmē diferencēti metilētiem gēnu rajoniem. Kopumā izmaiņas metilēšanas profilos ar metformīna lietošanu korelē 11 gēnu rajonos. Šobrīd tiek veikta diferencēti metilēto gēnu pārstāvēto metabolo ceļu analīze, kas norāda šo rajonu potenciālo funkcionālo saistību, piemēram, metformīna efektiem uz metabolisma regulāciju. Iegūto rezultātu validācijai tiek papildinātas kohortas, kas ietver 2.tipa cukura diabēta (T2D) pacientus ar dažādu pretdiabēta medikamentozās terapijas stāžu (jaundiagnosticēti pacienti ar T2D, pacienti ar diabēta stāžu > 3 gadiem, atlasīti izmantojot longitudināla T2D pētījuma un VIGDB resursus).
Informācija publicēta: 02.01.2018.
Projekta progress:
2018. gada 1. janvāris – 2018. gada 31. marts
Ar metformīna terapiju asociētu zarnu mikrobioma funkcionālo izmaiņu noskaidrošanai tiek veikta metagenoma analīze ar lielapjoma paralēlo sekvencēšanu veselām personām, kuras ir nedēļu saņēmušas metformīna terapiju. Paralēli dotās kohortas ietvaros ir veikta DNS metilēšanas profilu analīze un noskaidroti potenciālie metformīna terapijas mērķi epiģenētiskās regulācijas līmenī. Lokusi ar būtiskākajām DNS metilācijas izmaiņām ietver tādus gēnus kā, piemēram, CAMKK1, ADAM8 un POFUT2, kuri pārstāv ar metformīna terapeitiskajiem efektiem saistītus signālceļus, piemēram, enerģijas homeostāzes regulācija, pretiekaisuma procesu regulācija un pretvēža efekti. Šobrīd tiek veikta visa genoma RNS profilēšana baltajās asins šūnās, kas papildinās informāciju par metformīna darbību molekulārajā līmenī, kā arī ļaus noskaidrot potenciālus terapijas efektivitātes biomarķierus. Metformīna efektu izvērtēšanai diabētiskiem pacientiem ir noformētas projektam specifiskās paraugkopas, kas ietver pacientus ar dažādu T2D stāžu (jaundiagnosticēti pacienti ar T2D, pacienti ar diabēta stāžu > 3 gadiem). Ir uzsākta zarnu mikrobioma taksonomiskās kompozīcijas analīze pacientiem ar T2D, kuri lieto metformīnu.
Paralēli padziļinātas metformīna ietekmes izvērtēšanai uz zarnu mikrobiomu un dažādiem procesiem organismā ir uzsākts diētas maiņas eksperiments dzīvniekos insulīna rezistences modeļa izveidei.
Informācija publicēta: 29.03.2018.
Projekta progress:
2018. gada 1. aprīlis – 2018. gada 30. jūnijs
Īstenojot projektu, tika iegūta informācija par ar metformīna lietošanu asociētām izmaiņām zarnu mikrobioma taksonomiskajā profilā. Tiek veikta zarnu mikrobioma metagenomu sekvencēšanas datu analīze veselo personu grupā novēroto izmaiņu funkcionālās nozīmes noskaidrošanai. Papildus taksonomiskās un funkcionālās izmaiņas zarnu mikrobiomā tiek analizētas kohortās, kas ietver vairāk nekā 250 pacientus ar T2D. Dotie pētījumi ļaus ne tikai validēt zarnu mikrobioma marķierus galvenajā metformīna lietotāju mērķa grupā, bet arī izvērtēt medikamenta efektus uz dažādu fenotipisko faktoru fona ierosinātām disbiotiskām novirzēm zarnu mikrobioma sastāvā. Ņemot vērā metformīna daudzpusīgo ietekmi uz organismu, paralēli zarnu mikrobioma analīzei tiek veikti medikamenta ierosinātu gēnu ekspresijas izmaiņu pētījumi, veicot visa genoma RNS profilēšanu baltajās asins šūnās veselo personu grupā. Noskaidroto sakarību nozīmes izvērtēšanai funkcionālos procesos mērķa orgānos, tiek īstenoti pētījumi dzīvnieku modeļos.
Informācija publicēta: 29.06.2018.
Projekta progress
2018. gada 1. jūlijs – 2018. gada 30. septembris
Metformīna ierosināto zarnu mikrobioma taksonomiskā un funkcionāla profila izmaiņu novērtēšanai veselo dalībnieku grupā ir sagatavota metagenoma sekvenču datubāze un tiek veikta datu statistiskā analīze. Pilnvērtīgu rezultātu iegūšanai ir uzsākta zarnu mikrobioma taksonomiskās kompozīcijas un funkcionālā profila integratīvā analīze mijiedarbību modelēšanai un tiek turpināta zarnu mikrobioma izmaiņu analīze diabētiskiem metformīna lietotājiem. Ir noslēgta veselu brīvprātīgo indivīdu asins paraugu transkriptoma sekvenēšana un norit iegūto sekvenēšanas datu analīze, lai identificētu metformīna ietekmē diferenciāli ekspresētus gēnus un ar tiem saistītos signālceļus. Balstoties uz globālās DNS metilācijas analīzes rezultātiem veselās personās, tiek atlasīti kandidātgēni un izstrādāta analīzes metode mērķētai DNS metilācijas profilu validācijai iepriekš atlasītās T2D pacientu kohortās ar variējošu diabēta stāžu un metfomīna terapijas ilgumu. Turpinās uzsāktie eksperimenti peļu modeļos plaša spektra metformīna efektu detalizētai izvērtēšanai. Daļai no dzīvniekiem ir veikta eitanāzija, un ir ievākti metformīna darbības mērķa audu paraugi gēnu regulācijas izmaiņu noteikšanai un metformīna terapijas ietekmes uz zarnu mikrobiomu izvērtēšanai.
Informācija publicēta 28.09.2018.
Projekta progress
2018. gada 1. oktobris – 2018. gada 31. decembris
Tiek optimizēta zarnu mikrobioma taksonomiskās kompozīcijas un funkcionālā profila integratīvā analīze un tiek papildus analizēti iegūtie mijiedarbību raksturojošie rādītāji. Ir noslēgusies RNS ekspresijas profilēšana no veseliem metformīna lietotājiem iegūtās baltajās asins šūnās, un ir uzsākta DNS metilācijas profilu un gēnu ekspresijas izmaiņu integratīvā analīze. Izveidots katalogs ar gēniem, kuru ekspresijas izmaiņas asociējas ar metformīna terapiju, un izveidota 16S rRNS sekvenču datubāze, kas raksturo zarnu mikroorganismu sabiedrības T2D pacientos. Notiek atlasīto T2D pacietu DNS paraugu sagatavošana no veselajiem indivīdiem iegūto metilācijas rezultātu replikācijas analīzei. Ir veikta zarnu mikrobioma un metformīna mērķa audu paraugu ievākšana no dzīvnieku eksperimentos iesaistītajiem peļu modeļiem plaša spektra metformīna terapijas ietekmes izvērtēšanai. Šobrīd ir uzsākta zarnu mikrobioma paraugu apstrāde plānoto datu iegūšanai.
Informācija publicēta 28.12.2018.
Projekta progress
2019. gada 1. janvāris – 2019. gada 31. marts
Sagatavota publikācija par identificētajām metformīna inducētām izmaiņām zarnu mikrobiomā. Papildus tam ir uzsākta metformīna farmakokinētikas lomas novērtēšana kontekstā ar izmaiņām zarnu mikrobioma profilā. Lai noskaidrotu metformīna lietošanas rezultātā diferenciāli metilēto DNS reģionu funkcionālo nozīmi, tiek veikta veselu personu asins šūnu globālās DNS metilācijas un gēnu ekspresijas profilu integratīvā analīze un tās optimizācija. Papildus tam šobrīd notiek 2. tipa cukura diabēta pacientu asins šūnu DNS metilācijas datu apstrāde. Turpinot pētījumu dzīvnieku modeļos, ir veikta mikrobioma analīze peļu zarnu un fēču paraugos, turklāt no pelēm iegūto metformīna mērķaudu paraugi tiek izmantoti arī gēnu ekspresijas profilu noteikšanai.
Informācija publicēta 29.03.2019.
Projekta progress
2019. gada 1. aprīlis – 2019. gada 30. jūnijs
Sagatavots melnraksts publikācijai par identificētajām metformīna inducētām izmaiņām cilvēka zarnu mikrobiomā. Veikta DNS metilācijas un gēnu ekspresijas integratīvā analīze, identificēti 3 gēni, kuru ekspresijas līmeņa izmaiņas korelē ar DNS metilācijas līmeni pēc metformīna lietošanas. Ir noslēgusies T2D pacientu asins šūnu DNS metilācijas profilu noteikšana, noris iegūto datu analīze, identificēti ar metformīna efektivitāti saistītie diferenciāli metilētie DNS lokusi. Paralēli noris metformīna farmakokinētikas pētījums, ievācot metformīna lietotāju 24h urīna paraugus. Ir veikta uz RNA-Seq balstīta transkriptoma analīze metformīna mērķorgānos, izmantojot audu paraugus, kas ievākti projekta ietvaros veiktajos eksperimentos ar dzīvniekiem. Ir veikta metagenoma sekvenēšana eksperimentā iekļauto dzīvnieku zarnu mikrobioma paraugos, tiek veikta iegūto datu analīze.
Informācija publicēta 28.06.2019.
Projekta progress
2019. gada 1. jūlijs – 2019. gada 30. septembris
Veikta farmakokinētikas datu un zarnu mikrobioma taksonomiskā sastāva integratīvā analīze. Uzsākta dažādu pētījuma gaitā identificēto biomarķieru detalizēta analīze potenciālai metformīna terapijas efektivitātes vai izraisīto blakņu prognozēšanai. Ir veikta eksperimentā iekļauto dzīvnieku fēču paraugu metagenoma sekvenēšana, izmantojot paraugus pirms metformīna terapijas uzsākšanas un pēc 10 nedēļas ilgas metformīna terapijas. Tiek veikta iegūto datu analīze. Paralēli noris darbs pie publikācijas manuskripta sagatavošanas par dzīvnieku eksperimentu ietvaros iegūtajiem rezultātiem.
Informācija publicēta 30.09.2019.
Projekta progress
2019. gada 1. oktobris – 2019. gada 31. decembris
Izveidots uz gēnu ekspresijas profiliem balstīts biomarķieru saraksts metformīna terapijas efektivitātes prognozēšanai 2. tipa cukura diabēta pacientu kohortā, un pašlaik tiek gatavots manuskripts, kas apraksta šīs transkriptoma izmaiņas. Papildus tam korelācijas analīze starp DNS metilēšanas profilu un gēnu ekspresijas līmeni ir atklājusi četrus funkcionāli nozīmīgus lokusus starp iepriekš identificētajiem epiģenētiskajiem marķierim. Publicēšanai ir iesniegts manuskripts, kas apraksta metformīna izraisītās izmaiņas zarnu mikrobioma taksonomiskajā un funkcionālajā profilā gan veseliem indivīdiem, gan jaundiagnosticētiem diabēta pacientiem. Peļu diabēta modeļa bioķīmiskajos rādītājos un zarnu mikrobioma datos tika identificētas ar dzimumu saistītas atšķirības un manuskripts, kurā aprakstītas metformīna izraisītās izmaiņas zarnu mikrobioma sastāvā paaugstināta tauku satura diētas izraisītā 2. tipa cukura diabēta peļu modelī abiem dzimumiem, ir iesniegts publicēšanai starptautiski citējamā žurnālā. Pamatojoties uz apkopotajiem DNS metilācijas, transkriptoma un zarnu mikrobiomu datiem, kas iegūti projekta īstenošanas laikā, tika izstrādāts algoritms metformīna efektivitātes prognozēšanai 2. tipa cukura diabēta pacientiem.
Informācija publicēta 30.12.2019.