Laboratorij za istraživanje neurodegenerativnih bolesti

Laboratorij za istraživanje neurodegenerativnih bolesti

left right

Laboratorij za istraživanje neurodegenerativnih bolesti (LINB) bavi se proučavanjem temeljnih mehanizama neurodegenerativnih bolesti koristeći metode molekularne i stanične neurobiologije te različite in vitro, ex vivo i in vivo modele. Cilj nam je stečena znanja primijeniti za razvoj novih oblika liječenja i prevencije ovih bolesti.

Laboratorij za istraživanje neurodegenerativnih bolesti teži kompetitivnim i međunarodno priznatim istraživanjima, kontinuiranom znanstvenom i stručnom usavršavanju istraživača, kao i jačanju domaće i međunarodne suradnje.

Glavna područja istraživanja Laboratorija su:

  • proučavanje molekularnog mehanizma nastanka Alzheimerove bolesti, posebice utjecaja lipida na nastanak i razvoj bolesti
  • istraživanje molekularnog mehanizma neurodegeneracije u rijetkoj nasljednoj bolesti Niemann-Pick tipa C
  • ispitivanje uloge disfunkcije lizosoma i vezikularnog transporta u patogenezi neurodegenerativnih bolesti
  • pronalaženje lipidnih biomarkera neurodegenerativnih bolesti
  • istraživanje uloge Tff3 proteina u metabolizmu i neurodegeneraciji
LINB 2017

Marko Košiček
dr.sc.

viši asistent
+385 1 457 1284
1841

Mirela Baus Lončar
dr.sc.

znanstveni suradnik, izvanredni prof. Medicinskog fakulteta u Osijeku
+385 1 457 1284
1841

Silva Katušić Hećimović
doc.dr.sc.

viši znanstveni suradnik
Voditelj Laboratorija za istraživanje neurodegenerativnih bolesti
+385 1 457 1327
1593 1841
DNA elektroforeza

Molekularna dijagnostika genetskih bolesti

U našem laboratoriju bavimo se dijagnosticranjem slijedećih genetskih bolesti - Fragilni X kromosom, Huntingronova bolest, Miotonična distrofija, Friedrichova ataksija, Spinalno cerebralna ataksija i Duchenne-ova mišična distrofija.

više »

Katušić Hećimović grupa

Zanimljivo je da dvije etiološki različite neurodegenerativne bolesti, rijetka nasljedna dječja bolest nakupljanja lipida u lizosomima Niemann-Pick tipa C (NPC) te najčešća i kompleksna Alzheimerova bolest (AB), dijele niz ključnih patoloških karakteristika neurodegeneracije i neuroinflamacije. To uključuje nakupljanje Alzheimerovog peptida amiloid-beta, povišenu razinu hiperfosforiliranog proteina tau, disfunkciju endolizosomalnog puta, apolipoprotein E ε4 alel kao rizični faktor i značajnu aktivaciju astrocita i mikroglije.

Slide1

Međutim ove dvije bolesti pokazuju i jasne neuropatološke razlike. Za razliku od AB gdje do neurodegeneracije dolazi primarno u hipokampusu i moždanoj kori, a neuroni cerebeluma su čini se zaštićeni, u bolesti NPC je opisana izrazita neurodegeneracija Purkinje neurona u cerebelumu, dok nasuprot tome, u hipokampusu neurodegeneracija nije primijećena. Koristeći različite mišje modele bolesti, primarne kulture neurona i glija stanica, kulture organotipskih rezova mozga te različite stanične linije cilj naših istraživanja je utvrditi na molekularnoj razini pozadinu sličnosti i rezličitosti između ove dvije neurodegenerativne bolesti. Ova istraživanja će doprinijeti boljem razumijevanju molekularne patogeneze ovih bolesti, te pronalasku novih terapeutskih pristupa.

Slide4

Baus Lončar grupa

Alzheimerova bolest (AB) se kod 90 % oboljelih javlja kao sporadična bez jasnih genetičkih markera. Klinička i pretklinička istraživanja ukazuju da je AB metabolička degenerativna bolest posredovana narušenim odgovorom na inzulin u mozgu, iskorištenje glukoze i stanični metabolizam. Spoznaje ključnih molekula i procesa koje  povezuju  neurodegeneraciju i metabolički  sindrom  dijabetes/debljinu dala bi  uvid u rane  mehanizme nastanka bolesti. Potraga za biomarkerima u likvoru AB pacijenata otkrila je TFF3 protein (Trefoil factor family protein 3) kao jednog od  povezujućih kandidata. Tff3 protein je prisutan u neuronima, a uočeno je da jetra producira neuroprotektivni Tff3 koji se nakuplja u mozgu nakon ozljede. Cilj naših  istraživanja je utvrditi/korelirati  ulogu Tff3 proteina u jetri i mozgu koristeći Tff3 -/- mišji soj u metabolički relevantnim situacijama kao što je  niska /visoka razina glukoze /inzulina te prehrane masnom hranom. Ovakav sistemski pristup pridonijeti će razumijevanju zajedničkih procesa koji se odvijaju u osnovi obje bolesti (dijabetesa i neurodegeneracije), te potencijalno ukazati na nove terapijske mete.

Slide1
Molekularni mehanizam neurodegeneracije u  Niemann-Pickovoj bolesti tip C

Molekularni mehanizam neurodegeneracije u Niemann-Pickovoj bolesti tip C

Glavni istraživač / voditelj: Silva Katušić Hećimović

Cilj ovog projekta je utvrditi molekularni mehanizam neurodegeneracije u rijetkoj bolesti Niemann-Pick tipa C (NPC). Ispitat ćemo ulogu proteaze BACE1, ključnog enzima u razvoju Alzheimerove bolesti (AB), u patogenezi bolesti NPC te može li BACE1 predstavljati novu ciljnu molekulu za tretiranje/ublažavanje bolesti NPC.

više »
TFF3 protein na raskrižju metabolizma i neurodegeneracije

TFF3 protein na raskrižju metabolizma i neurodegeneracije

Glavni istraživač / voditelj: Mirela Baus Lončar

Cilj ovog projekta je utvrditi ulogu Tff3 proteina u jetri/mozgu koristeći Tff3 -/- mišji soj i modelirajući diabetes tipa 1 i tipa 2. Korelirati ćemo učinak nedostatka Tff3 na jetru kao glavni metabolički organ i mozak (hippocampus/cortex), te pratiti specifične pokazatelje neurodegeneracije i stresa endoplazmatskog retikuluma. Koristeći novu tehnologiju (XFe96 Extracellular Flux Analyzer) utvrdit ćemo učinak Tff3 na mitohondrijsku respiraciju i glikolizu u živućim primarnim hepatocitima. Ovakav sistemski pristup pridonijeti će razumijevanju zajedničkih procesa koji se odvijaju u osnovi obje bolesti (dijabetesa i neurodegeneracije), te potencijalno ukazati na nove terapijske mete.

više »
Ispitivanje uloge BACE1 za razvoj liječenja protiv bolesti Niemann-Pick tipa C

Ispitivanje uloge BACE1 za razvoj liječenja protiv bolesti Niemann-Pick tipa C

Glavni istraživač / voditelj: Silva Katušić Hećimović

B-sekretaza (BACE1)  ima ključnu ulogu u patogenezi Alzheimerove bolesti (AB). Ovaj enzim katalizira prvi korak proteolitičke razgradnje proteina APP odgovoran za stvaranje peptide Abeta koji se nakuplja u mozgovima Alzheimer pacijenata. U poslijednjih nekoliko godina proteaza BACE1 je postala ključna terapeutska molekula za razvoj liječenja protiv AB, a sinteza inhibitora enzima BACE1 se značajno intezivirala. Interesantno je da rijetka nasljedna bolest Niemann-Pick tipa C (NPC) pokazuje niz sličnosti s AB. Naša istraživanja se nedavno pokazala da je cijepanje proteina APP enzimom BACE1 u stanicama NPC1 u odnosu na stanice wt značajno povišeno. U skladu s ovim i prethodno utvrđenim sličnostima između AB i bolesti NPC, cilj ovog projekta je ispitati ulogu proteaze BACE1 u patogenezi bolesti NPC i je li BACE1 može predstavljati novu ciljnu molekulu za liječenje/usporavanje progresije bolesti NPC. 

više »
Ispitivanje proteolitičke razgradnje i lokalizacije BACE1 supstrata u mozgu transgeničnog mišjeg modela Alzheimerove bolesti

Ispitivanje proteolitičke razgradnje i lokalizacije BACE1 supstrata u mozgu transgeničnog mišjeg modela Alzheimerove bolesti

Glavni istraživač / voditelj: Silva Katušić Hećimović

Nedavni neuspjesi kliničkih istraživanja inhibitora gamma-sekretaze u liječenju Alzheimerove bolesti (AB) su preusmjerili fokus ovih istraživanja na proteazu BACE1 kao ključnu terapeutsku molekulu protiv AB. Međutim, kompleksni fenotip koji je detektiran u BACE1-null miševa kao i brojni novootkriveni supstrati proteaze BACE1 su ukazali da bi inhibicija enzima BACE1 mogla uzrokovati neželjene nuspojave. Stoga je nužno detaljno ispitati mehanizam cijepanja enzimom BACE1 i ulogu njegovih supstrata. Cilj ovog projekta je ispitati proteolitičku razgradnju i distribuciju dva ključna supstrata BACE1, proteina seizure 6 (SEz6) i proteina seizure 6-like (Sez6L), u transgeničnom mišjem modelu AB. U skladu s nedavno otrkivenim nakupljanjem BACE1 u mozgovima Alzheimer pacijenata i u mozgovima mišjih modela AB pretpostavljamo da nakupljanje BACE1 u presinaptičkim završecima i povećano cijepanje njegovih supstrata u sinapsama, kao i proteina APP, može doprinijeti disfunkciji sinapsi, poremećaju učenja i pamćenja, neurodegeneraciji i patogenezi Alzheimerove bolesti.

više »
BrainProtect - Presenilin 2 - a protector against Alzheimer's disease

BrainProtect - Presenilin 2 - a protector against Alzheimer's disease

Glavni istraživač / voditelj: Silva Katušić Hećimović

Marie Curie Actions - Intra-European Fellowship for Career Development (IEF)

FP7-PEOPLE-2013-IEF

više »
Uloga disfunkcije lizosoma u nastanku neurodegenerativnih bolesti

Uloga disfunkcije lizosoma u nastanku neurodegenerativnih bolesti

Glavni istraživač / voditelj: Silva Katušić Hećimović

Koristeći stanični model lizosomalne bolesti NPC cilj ovog projekta je ispitati ulogu lizosoma i njihove disfunkcije na nakupljanje peptida amiloid-beta (Abeta) i alfa-sinukleina (a-syn), dva ključna proteina u patogenezi  Alzheimerove, odnosno Parkinsonove bolesti.

više »
Molekularni mehanizam djelovanja kolesterola na metabolizam proteina APP i BACE1 - dva ključna proteina Alzheimerove bolesti

Molekularni mehanizam djelovanja kolesterola na metabolizam proteina APP i BACE1 - dva ključna proteina Alzheimerove bolesti

Glavni istraživač / voditelj: Silva Katušić Hećimović

Cilj ovog projekta je razjasniti mehanizam kojim kolesterol utječe na metabolizam proteina APP i BACE1 - dva ključna proteina u patogenezi Alzheimerove bolesti. Kombinacijom biokemijskih, molekularno bioloških i stanično bioloških pristupa, istražili smo hipotezu da povećana razina kolesterola uzrokovana nefunkcionalnošću proteina NPC1 doprinosi nakupljanju peptida Ab.

više »
Alzheimerova bolest - uloga kolesterola na procesiranje i lokalizaciju obitelji proteina APP

Alzheimerova bolest - uloga kolesterola na procesiranje i lokalizaciju obitelji proteina APP

Glavni istraživač / voditelj: Silva Katušić Hećimović

Cilj ovog projekta je ispitati je li kolesterol modulira proteolitičku razgradnju i drugih članove obitelji proteina APP, proteine APLP1 i APLP2. Osim toga, ispitat ćemo je li učinak kolesterola na metabolizam proteina APP posredovan djelovanjem proteina APLP1/2 na proteolitičku razgradnju i/ili na unutarstanični transport proteina APP.

više »
Mehanizam djelovanja kolesterola u nastanku Alzheimerove bolesti

Mehanizam djelovanja kolesterola u nastanku Alzheimerove bolesti

Glavni istraživač / voditelj: Silva Katušić Hećimović

Nedavna istraživanja ukazuju na ulogu kolesterola u nastanku Alzheimerove bolesti (AB). Cilj ovog projekta je utvrditi mehanizam djelovanja kolesterola na metabolizam proteina APP, stvaranje peptida Aβ i nastanak Alzheimerove bolesti. Pretpostavljamo da regulacijom transporta membrana i proteina u endosomalnom putu kolesterol regulira proteolitičku razgradnju proteina APP i stvaranje peptida Aβ.

više »

Cermak S, Kosicek M, Mladenovic-Djordjevic A, Smiljanic K, Kanazir S, Hecimovic S. (2016) Loss of Cathepsin B and L Leads to Lysosomal Dysfunction, NPC-Like Cholesterol Sequestration and Accumulation of the Key Alzheimer's Proteins. PLoS One. 11(11):e0167428. doi: 10.1371/journal.pone.0167428.

Drechsler S, Lynch MA, Novella S, González-Navarro H, Hecimovic S, Barini E, Tucci V, Castro RE, Vandenbroucke RE, Osuchowski M, Potter PK. (2016) With mouse age comes wisdom: A review and suggestions of relevant mouse models for age-related conditions. Mechanisms of Ageing and Development. 160:54-68. doi: 10.1016/j.mad.2016.07.005.

Malnar M, Hecimovic S, Mattsson M, Zetterberg H. (2014) Bidirectional links between Alzheimer's disease and Niemann-Pick type C disease. Neurobiology of Disease, Neurobiol Dis 72 Pt A: 37.

Kosicek M, Wunderlich P, Walter J, Hecimovic S. (2014) GGA1 overexpression attenuates amyloidogenic processing of APP in NPC1-null cells. Biochemical and Biophysical Research Communications, 450: 160-5.

Kosicek M, Hecimovic S. (2013) Phospholipids and Alzheimer’s disease: alterations, mechanisms and potential biomerkers.International Journal of Molecular Sciences14: 1310-22.

von Einem B, Weber P, Wagner M, Malnar M, Kosicek M, Hecimovic S, von Arnim C, Schneckenburger H. (2012) Cholesterol dependent energy transfer between fluorescent proteins - insights into protein proximity of APP and BACE1 in different membranes in Niemann-Pick type C disease cells.International Journal of Molecular Sciences. 13: 15801-12.

Mattsson N, Olsson M, Gustavsson MK, Kosicek M, Malnar M, Månsson JE, Blomqvist M, Gobom J, Andreasson U, Brinkmalm G, Vite C, Hecimovic S, Hastings C, Blennow K, Zetterberg H, Portelius E. (2012)  Amyloid-β metabolism in Niemann-Pick C disease models and patients. Metabolic Brain Disease. 27:573-585.

Malnar M, Kosicek M, Lisica A, Posavec M, Krolo A, Njavro J, Omerbasic D, Tahirovic S, Hecimovic S. (2012) Cholesterol-depletion corrects APP and BACE1 misstrafficking in NPC1-deficient cells. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Molecular Basis of Disease 1822: 1270-83.

Kosicek M, Zetterberg H, Andreasen N, Peter-Katalinic J, Hecimovic S. (2012) Elevated cerebrospinal fluid sphingomyelin levels in prodromal Alzheimer's disease. Neuroscience Letters 516: 302-5.

Kosicek M, Malnar M, Goate A, Hecimovic S. (2010) Cholesterol accumulation in Niemann Pick type C (NPC) model cells causes a shift in APP localization to lipid rafts. Biochemical and Biophysical Research Communications 393: 404-9.

Malnar M, Kosicek M, Mitterreiter S, Omerbasic D, Lichtenthaler SF, Goate A, Hecimovic S. (2010) Niemann Pick type C cells show cholesterol dependent decrease of APP expression at the cell surface its increased processing through the β-secretase pathway. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Molecular Basis of Disease 1802: 682-91

Kosicek M, Kirsch S, Bene R, Trkanjec Z, Titlic M, Bindila L, Peter-Katalinic J, Hecimovic S. (2010) Nano-HPLC-MS analysis of phospholipids in cerebrospinal fluid of Alzheimer's disease patients-a pilot study. Analytical and Bioanalytical Chemistry 98: 2929-37.

Hecimovic S, Wang J, Martinez M, Goate A (2004) Mutations in APP have independent effects on Aβ and CTFγ generation. Neurobiology of Disease 17: 205-218.

Cam JA, Zerbinatti CV, Knisely JM, Hecimovic S, Yonghe L, Bu G (2004) The LDL receptor-related protein 1B retains APP at the cell surface and reduces amyloid-β peptide production. Journal of Biological Chemistry 279: 29639-46.

Wang J, Brunkan AL, Hecimovic S, Walker E, Goate A (2004) Conserved “PAL” sequence in presenilins is essential for γ-secretase activity, but not required for formation or stabilization of γ-secretase complex. Neurobiology of Disease 15: 654-666.

Schroeter EH, Ilagan MXG, Brunkan AL, Hecimovic S, Li Y-M, Xu M, Lewis HD, Saxena MT, De Strooper B, Coonrod A, Tomita T, Iwatsubo T, Moore CL, Shearman M, Goate A, Wolfe MS, Kopan R (2003) A presenilin dimer at the core of the gamma-secretase enzyme: insights from parallel analysis of Notch 1 and APP proteolysis. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 100: 13075-80. 

Najnoviji radovi ZMM-a