BADANIA NAUKOWE

Prace badawczo-rozwojowe w ramach projektu NAWA dotyczą szerokiego zakresu dziedziny medycyny weterynaryjnej - zarówno biologii rozrodu, badań nad bioasekuracją w kontekście pozostałości leków, bezpieczeństwem żywności pochodzenia zwierzęcego (lekoopornością bakterii, szczególnie gronkowców), stresu oksydacyjnego w chorobach metabolicznych i kardiologicznych oraz onkologii weterynaryjnej.

Realizowane są następujące tematy badawcze:

1. Prace badawczo-rozwojowe dotyczące technik wspomaganego rozrodu u zwierząt Celem zadania jest prowadzenie międzynarodowych badań w obszarze rozrodu, w szczególności zastosowania biotechnik rozrodu u zwierząt. UPWr oraz Partnerzy (ENVA, UGent, UniMi i Vetmeduni) posiadają wieloletnie doświadczenie oraz ugruntowaną pozycję w tym zakresie. Badania dotyczące rozrodu skupione będą na trzech obszarach.

Pierwszy obszar to badania translacyjne z wykorzystaniem biomedycznych modeli zwierzęcych w celu analizy wpływu czynników cywilizacyjnych na potencjał reprodukcyjny. W tym zakresie zostaną przeprowadzone symulacje in vitro oddziaływania stresu termicznego oraz substancji toksycznych typu Endocrine Disruptors na izolowane gamety i zarodki.

Drugim obszarem jest ochrona bioróżnorodności poprzez zastosowanie technik wspomaganego rozrodu w programach ratowania populacji ginących gatunków zwierząt. Prace prowadzone będą na gametach i zarodkach kota domowego oraz psa, jako zwierząt modelowych dla dzikich kotowatych i psowatych, oraz na komórkach rozrodczych pochodzących od dzikich zwierząt zagrożonych wyginięciem. Badania posłużą do budowania sieci europejskich ośrodków zajmujących się tworzeniem banku genów tych gatunków oraz stworzeniu europejskiej platformy podnoszenia kompetencji, wymiany materiału biologicznego, przepływu informacji i mobilności.

Trzecim obszarem są zagadnienia rozrodu weterynaryjnego, gdzie zwierzę traktowane jest jako gatunek docelowy. W tym zakresie badania dotyczyć będą wspólnych eksperymentów dotyczących zagadnień embriotransferu i technik wspomaganego rozrodu u koni i zwierząt produkcyjnych oraz towarzyszących, niepłodności samców i samic oraz modyfikacji właściwości gamet w celu poprawy wyników ich konserwacji i sztucznego unasienniania.

2. Badanie kinetyki populacyjnej leków u drobiu nieśnego z zastosowaniem modelowania nieliniowych efektów mieszanych

Badania w obszarze bioasekuracji będą się skupiać na modelowania nieliniowych efektów mieszanych (NLME) jako zaawansowanego narzędzia w przewidywaniu ryzyka pozostałości leków w produktach pochodzenia zwierzęcego (bezpieczeństwo konsumenta). W przebiegu współpracy zostaną przeprowadzone badania nad farmakokinetyką wybranych leków weterynaryjnych u niosek i nad ich przechodzeniem do jaj. Ze względu na nagłośnione niedawno przypadki nielegalnego stosowania leków przeciwpasożytniczych u niosek i ich pozostałości w jajach konsumpcyjnych, planowane jest skupienie się właśnie na reprezentantach tej grupy farmakologicznej. Poprzez zastosowanie zaawansowanego modelowania populacyjnego zostaną zidentyfikowane czynniki zmienności (fizjologiczne, behawioralne itd.) wpływające na ryzyko pozostałości leków w produktach pochodzenia zwierzęcego. Badania doświadczalne i analizy chromatograficzne zostaną przeprowadzone we Wrocławiu, a wydelegowani doktoranci pojadą z surowymi danymi doPartnera (ISU) by, opracowując specyficzne modele wyjaśniające farmakokinetykę leków, uczyć się NLME pod okiem wybitnych specjalistów.

3. Prace badawczo rozwojowe dotyczące stresu oksydacyjnego w chorobach serca

Badania w obszarze biomedycyny będą się skupiać na wykorzystaniu modelu zwierzęcego (pies, szczur) w badaniach stresu oksydacyjnego w chorobach kardiologicznych i metabolicznych. Badania translacyjne są obecnie dziedziną dynamicznie rozwijającą się, a kardiologia, neurologia, onkologia czy choroby autoimmunologiczne i medycyna regeneracyjna są obszarami priorytetowymi z punktu widzenia medycyny człowieka. Dokładne poznanie mechanizmów patofizjologicznych, reakcji na nowe substancje czy biomateriały są niezbędne do wdrożenia nowych terapii w obszarach uznawanych za choroby cywilizacyjne.

Obecnie stres oksydacyjny jest uważany za ważną składową patofizjologii chorób serca, zarówno u zwierząt, jaki i u ludzi. Oprócz oceny stresu oksydacyjnego w chorobach serca, poszukuje się również substancji, które mogłyby być wykorzystane w redukcji stresu oksydacyjnego. Badania takie prowadzone są zazwyczaj na modelach zwierzęcych, gdzie najczęstszymi organizmami modelowych dla człowieka są szczur, pies i świnia.
W ramach planowanych badań w Polsce zostaną wykonane oznaczenia parametrów stresu oksydacyjnego u psów niewydolnością serca oraz u szczurów z zespołem metabolicznym. U szczurów z zespołem metabolicznym zostaną podane polifenole pozyskane w innowacyjny sposób ze skórek granatowca, jako substancje zmniejszające stres oksydacyjny. Zespół naukowców UPWr posiada wiedzę i doświadczenie, aby badania w tym zakresie skutecznie prowadzić, dlatego część doświadczalna zostanie przeprowadzona w Polsce, a zaawansowane modelowanie populacyjne zostanie przeprowadzone u Partnera (ISU).
Zastosowanie zaawansowanego modelowania populacyjnego ma fundamentalne znaczenie w rozwoju badań z zakresu medycyny translacyjnej, ponieważ pozwala na maksymalizację uzyskanych wyników przy minimalizacji liczby zwierząt w grupie badanej, co jest zgodne z zasadą 3R (replacement, reduction, refinment). Dodatkowo wykorzystanie modelowania NLME pozwoli na lepsze zrozumienie źródeł zmienności w odpowiedzi na podanie czynnika badawczego w zależności od współistniejących procesów patologicznych.

4. Badania struktury populacji patogennych gatunków z rodzaju Staphylococcus

Bezpieczeństwo żywności pochodzenia zwierzęcego jest kluczowym elementem konceptu One Health. Badania w obszarze bioasekuracji będą prowadzone we współpracy z The Milner Centre for Evolution, University of Bath. Celem zadania będzie analiza struktury populacji oraz mechanizmów nabywania cech wirulencji przez patogenne gatunki bakterii z rodzaju Staphylococcus.

W naszych badaniach planujemy określenie sekwencji genomów ok. 40 izolatów bakterii z rodzaju Staphylococcus pochodzących od zwierząt gospodarskich i analizę podobieństwa tych sekwencji z sekwencjami genomów ok. 1600 izolatów Staphylococcus spp., znajdujących się w bazach danych Milner Centre for Evolution. Porównanie dokonane będzie z użyciem whole genome MLST. Zakładamy, że wyniki tych badań pozwolą na poznanie mechanizmów molekularnej ewolucji wysp genomowych zawierających geny enterotoksyn gronkowcowych obecnych w genomach bakterii z rodzaju Staphylococcus.

5. Prace badawczo-rozwojowe na temat biologii nowotworów psów

Wspólny projekt badawczy UPWr i UniPd będzie dotyczył badań nad pogłębieniem wiedzy na temat biologii nowotworów psów, szczególnie w kontekście zaburzeń naprawy DNA, które z jednej strony są uważane za przyczynę nowotworu, ale jednocześnie także za potencjalny cel terapeutyczny.

Największe znaczenie będzie tu miało zastosowanie nowoczesnych technik biologii molekularnej, polegających na analizie całego genomu, transkryptomu i metylomu w nowotworowych komórkach psa. Takie podejście naukowe pozwoli na identyfikację zaburzeń w komórce nowotworowej, co z kolei pozwoli na opracowanie nowoczesnej, personalizowanej terapii dla danego pacjenta.

Charakterystyka molekularnych podstaw niestabilności genetycznej w wybranych typach nowotworów u psów oraz ich podatności na zastosowanie inhibitorów PARP (PARPi) będzie podstawą do opracowania nowych protokołów terapeutycznych przy użyciu samych inhibitorów PARP i/lub w połączeniu ze znanymi lekami genotoksycznymi (np. pochodne platyny, antymetabolity, środki hipometylujące). Pełna charakterystyka zmian zachodzących na poziomie ekspresji genów oraz białek związanych z uszkodzeniami/naprawą DNA, a także ich rola w innych szlakach sygnalizacyjnych, będzie punktem wyjścia do identyfikacji potencjalnych biomarkerów wrażliwości na uszkodzenia DNA, ale także będzie kluczowa w przewidywaniu odpowiedzi pacjenta na nowo opracowane schematy terapeutyczne z zastosowaniem inhibitorów PARP. Planowane badanie będzie miało także duże znaczenie praktyczne, ponieważ przeprowadzone zostaną oznaczenia na komórkach nowotworowych uzyskanych od chorych psów.

Badania są istotne także w aspekcie biomedycyny - u psów występują nowotwory, które stwierdza się także u ludzi, co czyni z psa doskonały model do badań. Dlatego, multidyscyplinarne projekty w dziedzinie onkologii porównawczej, mają obecnie fundamentalne znaczenie. Realizacja badań nad mechanizmami uszkodzenia i naprawy DNA w komórkach psów z zastosowaniem nowoczesnych technik opracowanych przez zespół profesora Dacasto będzie pierwszym tego typu projektem w weterynaryjnej onkologii.