TRAIN

GLAVNI CILJI PROJEKTA

Splošni cilj projekta je povečati sodelovanje med ključnimi biomedicinskimi akterji, kot so raziskovalni inštituti, univerze in podjetja. Cilj projekta je vzpostavitev platforme za storitve, ki temeljijo na inovativni kombinaciji dveh disciplin; celične biologije in analize velikih količin podatkov na področju srčnih in vnetnih patologij, ki se pojavijo npr. pri težkih ranah. Sodelovanje med akterji in vzpostavitev platforme bo povečala inovativnost in konkurenčnost v sektorju biomedicinskih raziskav.

TRENUTNO STANJE IZVAJANJA PROJEKTA (30.05.2018)

Raziskovalni partnerji sodelujejo pri analizi podatkov, ki jih pridobijo z visoko-zmogljivimi presejalnimi testi, s katerimi odkrivajo spojine, ki vplivajo na oz. nadzorujejo srčno fibrozo. Vsi partnerji pa sodelujejo pri kartiranju regionalnih podjetij in ustanov, katerimi bi jim storitve, razvite v projektu TRAIN, koristile poslovno in razvojno. Istočasno na projektu poteka pilotna študija, v kateri vrednotijo celične teste za detekcijo prisotnosti mikroorganizmov v hrani.

POROČILO O AKTIVNOSTIH V LETU 2018 (14/12/2018)

Leto 2018 je bilo zelo pomembno za sodelovanje med raziskovalnimi partnerji. 
Laboratorij vodilnega partnerja se je osredotočil na preizkušanje efektivnosti spojin, ki so jih identficirali na IJS kot modulatorje aktivacije miofibroblastov v celičnih modelih za srčno in pljučno fibrozo. 
ICGEB je nadaljeval z raziskavami na podorčju vzgoje srčnega tkiva v epruveti preko gojenja kardiomiocit, fibrolastov in endotelijskih celic. Celice so gojili v hipoksičnih pogojih, ki ponazarja miokardni infarkt pri katerem se zmanjša oskrba srčnih celic s kisikom.
Iz izvedenih eksperimentov, so raziskovalci razvili tudi protokole za izolacijo in gojenje kožnih celic, s katerimi so razvili model za težke rane, ki služi za preučevanje vpliva spojin, ki sprožajo angiogenezo, s čimer omogočajo vaskularizacijo rane in posledično hitrejše zdravljenje rane.

ICGEB in IJS sta prav tako analizirala podatke presejalnega testa s katerim so identificarali mikroRNA, ki modulirajo proliferacijo gladko-mišični celic pljučne arterije. Za vsako mikroRNA, je IJS identificiral potencialne tarčne gene, kar je privedlo do razkritja serije genov, ki so najverjetneje najbolj zanimivi za proliferacijo omenjenih celic. 

Dodatno sta partnerja validirala optimizirane teste za analizo proliferacije, celične smrti, oksidativnega stresa in angiogeneze.

ICGEB in Experteam sta nadaljevala z raziskavami na področju razvoja testov za detekcijo patogenov, prisotnih v vodi in hrani, s ciljem razviti ekonomsko ugoden protokol. Do sedaj sta partnerja razvijala dva molekularno-biološka pristopa: metoda PCR za pomnoževanje zaporedij DNA in metoda HCA, obe pa sta primerni za detekcijo prisotnosti patogenov. Z uporabo fluorescenčnega mikroskopa je bila mogoče analiza infektivnosti na podlagi prenosa določenega transkripcijskega faktorja iz citoplazme v jedro okužene celice. Analizirali so tudi dendritske celice oz. produkcijo interferonov po stiku z infektivnim agentom. Obe metodi nista bili dovolj natančni, saj je število bakterij, potrebnih za pozitiven signal, previsoko. Partnerja sta se zato odločila, da bosta ubrala tretjo pot: detekcija patogene mRNA, kot indikacija prisotnosti patogena.

Dr. Serena Zacchigna je, znanstveni skupnosti (industrija, raziskovalci in študenti), predstavila projekt TRAIN na dogodku “EURO BioHighTech”, ki se je odvil 26. in 27. septembra v Trstu. Projekt se je prav tako predstavil na letnem dogodku programa sodelovanja Italija-Slovenija, v Štanjelu, 30. maja in v Novi Gorici, 26. septembra, na delavnici z naslovom: “Učinkovita komunikacija med partnerji in javnostjo”.

Med skupne iniciative partnerstva velja šteti tudi gostujoči predavanji, dr. Serene Zacchigna in dr. Luce Braga, v sklopu učnega program”High Process Screening”, 25. maja na IJS, namenjen raziskovalcem na inštitutu in drugi zainteresirani javnosti na področju BioTech sektorja v Sloveniji. Povezano s tem, se je v letu 2018 začela akcija iskanja, navezovanja stikov in kartiranja podjetij, ki bi jih znanstveni rezultati projekta TRAIN potencialno zanimali. Ena od takih aktivnosti je bilo organizirano mreženje s podjetji po konferenci Healthday.si, ki jo je organiziral Tehnološki park Ljubljana, 3. 12. 2018. Partnerji so prav tako začelli z organizacijo več-dnevne delavnice, ki bo na Bledu, od 13. do 17. maja 2019, z naslovom “High content imaging and data science for virtual screening and drug discovery”. Delavnica bo odprta za študente in raziskovalce iz akademske sfere in industrije. Namen delavnice je predstaviti sredstva in metode za inovativne rešitve, kot so visoko zmogljivi presejalni testi, analiza slik, kemo-informatika in strojno učenje.

IMPLEMENTACIJA PROJEKTA na 31. oktober 2019

V prvem delu leta 2019 so se znanstvene študije osredotočile na preverjanje učinkovitosti nekaterih predhodno opredeljenih kemičnih spojin, primernih za preprečevanje aktivacije miofibroblastov v nekaterih pomembnih organih, kot so srce, pljuča in koža. Zahvaljujoč sodelovanju z Oddelkom za kemijo in farmacevtske znanosti Univerze v Trstu v študijah ni bile le dokazana učinkovitost dopamina, ampak so bili določeni in sintetizirani tudi nekateri njegovi derivati, ki bodo zdaj podvrženi različnim eksperimentom z namenom preveriti njihovo učinkovitost v medicini.
Poleg tega sta ICGEB in IJS v okviru presejanja, namenjenega opredelitvi mikroRNK (microRNA), ki lahko modulira proliferacijo celic gladkih mišic, opredelila nekaj molekulskih tarč, zanimivih za zdravljenje vsaj treh bolezni: arterijske hipertenzije, stenoze venskih obvodov in leiomiomov (običajno imenovani fibromi) maternice.

Laboratorijske aktivnosti so vključevale tudi reprodukcijo bolezni v testnih epruvetah, primernih za HCA (analiza velike količine podatkov). V tem okviru so bili določeni pogoji za gojenje kultur kardiomiocitov, fibroblastov in endotelnih celic pri normalni ali zmanjšani vsebnosti kisika za simuliranje dogodkov miokardnega infarkta. Druge študije razvijajo referenčne matrice za težko-ozdravljive rane, nevroinflamatorne in osteoartikularne bolezni.

V drugi polovici leta 2019 so znanstveni partnerji sodelovali pri ustvarjanju avtomatizirane platforme za obdelavo rezultatov presejalnih testov. Takšna platforma bo vsakemu raziskovalcu, kljub temu da ni strokovnjak za „Big data“ (masovne podatke) ali bioinformatsko analizo, omogočila samostojno analizo rezultatov presejanja. Poleg tega bo mogoče izvesti „virtualno presejanje“, s katerim lahko napovemo učinkovitost vseh prisotnih molekul, zlasti v referenčnih „bazah podatkov“. Tako bodo raziskovalci - strokovnjaki na biološkem področju - sposobni na samostojen in prefinjen način analizirati podatke iz presejalnih testov.

Kar zadeva iskanje testov za odkrivanje patogenov v vodi in hrani, je Experteam svoje dejavnosti osredotočil na iskanje tehnike, s katero lahko sami določimo vitalnost patogenov, prek pomnožitve informacijske RNK (mRNA). Na tem področju je bistveno, da zmoremo razlikovati med prisotnostjo živih in mrtvih mikroorganizmov, saj so le živi mikroorganizmi povzročitelji bolezni prek okužbe gostiteljskega organizma. Ker ima večina mRNA, prisotnih v živih bakterijskih celicah, razpolovno dobo nekaj minut, se njihova detekcija šteje za dober pokazatelj vitalnosti celic. Zato je zahvaljujoč dejavnosti, povezani s projektom TRAIN, Experteam začel razvijati metodo PCR v realnem času (qPCR), ki omogoča zaznavanje kontaminacije različnih mikroorganizmov in hkrati razlikovanje med živimi ter mrtvimi patogeni.
Metoda je bila razvita za mikroorganizem Salmonella, medtem ko je metoda za analizo Escherichia coli še v izdelavi. Tehnika temelji na ekstrakciji mRNA iz vzorcev hrane ali vode. Ta se nato prepiše in pomnoži v qPCR s posebnimi oligonukleotidnimi začetniki (primeri) in sondami, specifičnimi za gen, ki je prisoten v vseh sevih mikroorganizma. Hkrati nadaljujemo z razvojem metode za detekcijo glavnih patogenov v hrani

BioValley Investments je podprl znanstveno dejavnost s tem, da je pomagal povečati ozaveščenost o glavnih raziskovalnih metodologijah, ki jih uporablja #TrainForInnovation, kot so presejalni testi visoke zmogljivosti na podlagi HCA. Ta tema je bila predmet delavnice, ki sta jo od 13. do 17. maja organizirala ICGEB in Institut Jožef Stefan na Bledu in je imela velik vpliv prek objav na kanalih projekta Interreg Ita-Slo na Facebooku in Twitterju. Celoten program je še vedno dostopen na povezavi

Priljubljeno gradivo projekta TRAIN je bilo razdeljeno udeležencem konference NEXT, na Festivalu znanstvenih raziskav, ki je potekala od 27. do 29. septembra, natančneje na prizorišču, v šotoru namenjenemu ICGEB.

Kar zadeva iskanje podjetij, ki jih potencialno zanimajo rezultati projekta TRAIN, so bila letos na konferenci Meet in Italy for Life Sciences 2019 organizirana srečanja in sestanki med podjetji, raziskovalci, investitorji in drugimi zainteresiranimi stranmi, ter strokovna predavanja na področju znanosti o življenju. Konferenca je potekala v Trstu od 16. do 18. oktobra. Izvedena je bila tudi enoinpolurna delavnica projekta TRAIN, v katerem so sodelovali Serena Zacchigna, vodja projekta, ter Edoardo Schneider, oba iz ICGEB (LP), Matteo del Ferro iz ASUITS in Anamarija Zega z Univerze v Ljubljani. Agenda dogodka je dostopna v razdelku "dokumenti". Obenem je bila v okviru Posredniškega dogodka (Brokerage event) organizirana vrsta srečanj z lokalnimi in nacionalnimi podjetji, ki so zainteresirana za rezultate TRAIN-a. Povezali smo se z naslednjimi podjetji: Alifax, Ulisse Biomed, Pheno Systems, VivaBioCell, Optimizacija zdravja, Bioseek, ehealthtech in AsuiTS.
Novice o dogodku so bile objavljene na informativnih kanalih #TrainForInnovation, z objavo informativnih novic in fotografij.

SEDANJE STANJE IZVAJANJA PROJEKTA OB KONCU PROJEKTA

#TRAINforInnovation: trenutek za refleksijo, perspektivo in pričakovanja industrije. V duhu programa sodelovanja Interreg Italija-Slovenija smo v projektu venomer spodbujali horizontalno čezmejno sodelovanje med akademsko sfero in industrijo, med raziskovalci in podjetniki, med raziskovalnimi središči in podjetji. Projekt je omogočil marsikatero sodelovanje in zagotovo se bodo nadaljevala v prihodnost.

ICGEB je služil kot lokomotiva projekta in skupaj z Inštitutom Jožef Stefan razvil sofisticirane laboratorijske metode, kot je visoko-zmogljivi presejalni testi, strojno učenje in procesiranje velike količine podatkov. Raziskovalni dosežki bodo tudi kmalu predstavljeni v strokovnem člnaki, katerega so-avtorji so partnerji iz Inštituta Jožef Stefan.

Projekt #TRAINforInnovation je usidran v bazično znanost. Če želimo tovrstno znanost komunicirati s širšo publiko za to ne potrebujemo le raziskovalce, ampak tudi druge partnerje; v tem projektu sta to bila BioValley Investments Spa in Tehnološki park Ljubljana d.o.o., ki sta poskrbela, da se je širša javnost začela zanimati za raziskovalne dosežke projekta in partnerjev, četudi je to pomenilo poenostavljeno predstavitev raziskav! Prav tako pa je bila vloga BioValley in TPLJ, da sta v projekt privabila podjetja na čezmejnem območju, sprva preko mapiranja območja in kasneje preko komuniciranja raziskovalni dosežkov.

Vsekakor pa ne gre pozabiti na vlogo Mednarodne podiplomske šole Jožef Stefan, ko govorimo o predstavitvi raziskovalnih rezultatov projekta #TRAINforInnovation. MPŠ Jožef Stefan je skozi projekt razvila pristop in materiale za učenje snovi kot sta umetna inteligenca in visoko-zmogljivi presejalni testi za univerzitetne in podiplomske študijske programe. V pomoč pri podajanju znanja in tudi pri vizualizaciji procesov projekta TRAIN smo video predstavitev v obogateni resničnosti. (kakor je vidno na sliki). Video si lahko ogledate tukaj https://1drv.ms/v/s!AqDEDqm5O4kQja9YNrcv_h4NMSnh-g?e=ZBXXwm.

Virtualna izkušnja se začne v laboratoriju, kjer lahko gledalec “izvede” visoko-zmogljiv presejalni test. Naslednja virtualna “soba” gledalcu ponudi testiranje identificiranih spojin na kulturi celic in vpliv delovanja spojine na zdravljenje srčne fibroze in miokardnega infarkta (ena spojina vpliva na pojav fibroze, druga poveča priliferacijo kardiomiocit in tretja promovira process vaskularizacije). Gledalec nato vstopi v “bolnišnico”, kjer lahko spojino/zdravilo direktno aplicirajo v srce bolnika. Zadnja “soba” pa gledalecu približa process strojnega učenja in razvoja umetne inteligence po vzoru partnerja IJS. Gledalec tako izkusi process v katerem eksperimentalne podatke uporabi za in silico presejalne teste in identificira nove potencialne terapevtske spojine.

Kot smo omenili že prej, je bila prva polovica 2019 posvečena potrjevanju efektivnosti nekaterih predhodno identificiranih spojin, s katerimi bi potencialno lahko preprečili aktivacijo miofibroblastov pomembnih organov, kot so na primer srce, pljuča in koža, s čimer bi lahko nadzorovali process fibroze. Sprva smo se osredotočili na derivate dopamine, v drugi polovici leta pa smo se v sodelovanju z Oddelkom za kemijske in farmacevtske znanosti, UniTS, osredotočili na osem spojin. Raziskave so nas nato usmerile v dve molekuli, ki in vitro signifikantno znižajo aktivacijo miofibrobastov srca in pljuč. Rezultati bodo kmalu predstavljeni v strokovnem članku, z avtorji iz ICGEB in UniTS. Naslednji pomembni korak v raziskovanju, ki se je začel v projektu, vendar čigar rezultati bodo odmevali tudi po zaključku projekta, je identifikacija spojin, ki omogočajo vnos genske terapije s pomočjo virusnih vektorjev. Tudi tukaj sta sodelovala partnerja ICGEB in IJS, ki sta se lotila presejanja že odobrenih zdravil, da bi izboljšala efektivnost virusnih vektorjev, ki se uporabljajo v klinični praksi, kot sta na primer Lentivirus in z Adenovirusi povezani virusi.

Raziskovalni partnerji projekta #TRAINforInnovation so se osredotočili tudi na zdravljenje težjih ran, še posebno ran, ki spremljajo diabetes. Tako je ICGEB v preteklih mesecih razvil 3D model tkiv, uspešno pripravil ko-kulturo fibroblastov, endotelijskih celic in celic imunskega sistema ter s tem poustvaril celotno populacijo celic, ki so vpletene v procesa zdravljenja in re-vaskularizacije rane. ICGEB je že identificiral matriko, ki je že prisotna na trgu, ki v kombinaciji s ko-kulturo celic, kar je revolucionarno na področju zdravljenja ran, nudi nov pristop k zdravljenju težkih ran.

Omenili smo tudi že razvoj na področju testov za detekcijo patogenov v vodi in hrani. To področje raziskav vodi partner Experteam iz Benetk. Pri teh raziskav je bilo ključno, da raziskovalci določijo viabilnost patogenov preko povečanja števila kopij informacije RNA (mRNA). Povprečna razpolovna doba večine mRNA, ki je prisotna v bakterijah je nekaj minut, zato je detekcija le-te zelo dober indikator viabilnosti posamezne celice. Tako so raziskovalci podjetja Experteam, v okviru projekta TRAIN, začeli z razvojem metode PCR v realnem času (qPCR), ki omogoča detekcijo različnih mikroorganizmov in ločuje med tem ali so le-ti živi ali ne. S pomočjo ICGEB je Experteam metodo razširil ne le na detekcijo bakterije Salmonella, temveč tudi na bakterijo Escherichia Coli, obe pogosti kontaminantni vode in hrane.

Experteam nadaljuje z razvojem dodatnih testov:

• Prvi izkorišča sistem interferona 3 (IRF 3), vezan na zeleni fluorescirajoči protein (GFP), ki je viden pod mikroskopov in detektira translokacijo iz citoplazme v jedro celice, v prisotnosti patogema-
• Drugi test pa temelji na odzivu dendritičnih celic, ki se odzovejo na infekcijski stimulus, ki vodi v sproščanje interferona.

Projekt je prispel do svoje končne postaje na spletni Uniconference, v ponedeljek, 15. 6. 2020. Dogodek, ki bi se moral odviti, marca, v Bruslju in kjer bi naj projekt predstavili Evropskemu komiteju za ekonomijo in socialne zadeve (EESC), je pandemija preselila na splet. Partnerji projekta #TRAINforInnovation so se nadejali, da bodo lahko svoje dosežke predstavili in diseminirali med predstavnike evropskih institucij, predvsem pa razširiti znanje čimširši množici deležnikov. Dogodek bi izkoristili tudi za promocijo raziskovalnih rezultatov, komercializacijo ready-to-use hitrih testov za detekcijo patogenov v vodi in hrani ter računalniških modelov za zdravljenje kompleksnih bolezni. Dodatno bi lahko osvetlili “Trieste Project”, ki služi za raziskovalni in industrijski razvoj sektorja BioHighTech.

Spletni dogodek, ki se je odvil 15. Junija je predstavil povzetek raziskovalnih rezultatov projekta in rezultate prenosa znanja in tehnologij. Dogodka so se udeležili tudi Antonello Pezzini, svetnik EESC in predstavnik Confindustria Italia; Niccolo Querci, svetovalec na Direktoratu Evropske komisije za raziskave in inovacije; Francesco Menegoni, direktor pomembnega regionalnega podjetja in veliko raziskovalcev, ki so svoja znanja ponudili projektu.