Vizija infrastrukturne dejavnosti/skupine

Incidenca raka se na letni ravni še vedno povečuje. Kljub sodobnim pristopom k zdravljenju, pa veliko bolnikov še vedno umre. Zato so še vedno nujno potrebne nove raziskave raka, pri katerih se uporabljajo najsodobnejši pristopi ter metode. V raziskavah na področju onkologije, tako pred-kliničnih kot kliničnih, je čedalje pomembnejši tudi multidisciplinarni pristop v katerem združujemo sodobne molekularne metode, kot je na primer sekvenciranje naslednje generacije (NGS), z bolj tradicionalnimi, kot je standardna patološko histološka preiskava tkiva z uporabo imunohistokemijskih metod. Mnogokrat pa so potrebne tudi in vitro raziskave na celičnih kulturah ter tudi in vivo raziskave na laboratorijskih živalih. To je še posebej pomembno pri raziskavah novih terapij, kot so na primer genske in celične terapije, ter terapij, ki vključujejo nove dostavne sisteme, kjer so pred-klinične raziskave nujne pred začetkom kliničnih raziskav. Tak celosten pristop tudi zagotavlja mednarodno primerljivost raziskav, ter tudi možnost mednarodnega povezovanja in vključevanja v mednarodne klinične študije.

Hiter razvoj znanosti, ter še posebej novih tehnik in napredne raziskovalne opreme, od raziskovalnih inštitucij zahteva nenehno nadgrajevanje lastnih raziskovalnih zmogljivosti ter kontinuirano izobraževanje, tako specializiranega osebja, ki upravlja z raziskovalno opremo, kot tudi raziskovalcev. Sodobna raziskovalna oprema pa hkrati tudi zahteva visoko usposobljeno osebje, ki lahko raziskovalcem zagotovi njeno optimalno delovanje ter pomoč pri izvedbi raziskav.

Na Onkološkem inštitutu Ljubljana zato deluje infrastrukturna skupina, katere naloga je:

a) povezati trenutne raziskovalne zmogljivosti v enovito celoto,

b) zagotoviti strokovno usposobljeno osebje, ki bo skrbelo za raziskovalno opremo,

c) zagotoviti pomoč uporabnikom pri uporabi opreme ter izvedbi raziskav,

d) skrbeti za strateški razvoj raziskovalne infrastrukture, ki bo zagotovil mednarodno konkurenčnost inštituta v prihodnje

Področja delovanja infrastrukturne skupine

Molekularno-mikrobiološki sklop

Uporaba genske terapije po svetu je trenutno v porastu predvsem na račun DNA cepiv in genskih terapij za zdravljenje bolezni kot je npr. limfom ali spinalna mišična atrofija. V razvoju so novi terapevtski plazmidi s tkivno specifičnostjo in brez genov za antibiotično odpornost. Za tarčno gensko terapijo raka so številne možnosti – izbrani geni so lahko imunomodulatorni, anti-angiogeni ali pa zapisujejo protitelesa proti imunskim kontrolnim točkam. Namen tega sklopa je zagotoviti raziskovalcem vso potrebno opremo ter strokovno znanje za pripravo različnih plazmidov z vrstno specifičnostjo, tkivno specifičnostjo, kodonsko optimizacijo, jedrnim lokalizacijskim zaporedjem ter različnimi terapevtskimi geni. Tako pripravljeni plazmidi predstavljajo prvi korak v razvoju tovrstnih terapij, s čimer na Onkološkem inštitutu Ljubljana raziskovalcem omogčamo razvoj lastnih terapij vse od konstrukcije plazmida, pred-kliničnih testiranj in nazadnje do translacije v kliniko. V tem sklopu je tudi močno poudarjeno sodelovanje z industrijo, saj tako pripravljeni plazmidi predstavljajo intelektualno lastnino, ki jo je možno tudi patentirati. Trenutno Onkološki inštitut Ljubljana že sodeluje s slovenskim podjetjem Jafral d.o.o., ki proizvaja plazmidno DNA razvito na Onkološkem inštitutu Ljubljana, za izvedbo prvega kliničnega preskušanja na ljudeh v Evropi za intratumorsko terapijo z genom za IL-12.

Laboratorij celičnih kultur

Onkološki inštitut Ljubljana je skozi multidisciplinarne raziskave s področja celične in tumorske biologije pridobil znanje, ki nam daje dobre temelje za proučevanje učinkovitosti različnih proti-tumorskih terapij na celičnem nivoju, ter tudi proučevanje v spremembah v delovanju celic, ki jih te terapije povzročajo. Oddelek za eksperimentalno onkologijo je tudi že več kot 30 let vpleten v razvoj dostavnega sistema, ki temelji na fizikalni metodi imenovani elektroporacija. Tovrsten dostavni sistem je uporaben za tarčno dostavo učinkovin ali nevirusno gensko terapijo. Prvi pristop se imenuje elektrokemoterapija, drugi pa genski elektroprenos. Dandanes se elektrokemoterapija izvaja že v 170 centrih za zdravljenje raka po celem svetu. Tehnologija genskega elektroprenosa se že uporablja v kliničnih študijah v ZDA, zaradi strogih regulacij Evropske agencije za zdravila (EMA) na področju zdravil za napredno zdravljenje, pa je v Evropi še na stopnji raziskovanja. Tekom raziskovanja delovanja elektroporacije je Onkološki inštitut Ljubljana tako pridobil potrebno znanje za delo na vseh nivojih celičnih kultur, od 2D celičnih kultur tumorskih in normalnih celic, primarnih celičnih kultur izoliranih iz krvi ter tumorjev pacientov, do sodobnejših 3D celičnih kultur kot so na primer sferoidi ter organoidi. Z že obstoječo celično banko, ki jo bomo tudi še nadgrajevali, pa zagotavljamo vir celic za večino raziskav, ki potekajo na inštitutu, ter zagotovaljamo pripravo standardov in pozitivnih kontrol, ki jih potrebujejo citološki in patološki laboratoriji pri svojem raziskovalnem delu. Celični laboratorij na Onkološkem inštitutu Ljubljana tudi zagotavlja vso potrebno opremo za gojenje 2D in 3D celičnih kultur, tako v normoksiji kot v hipoksiji, ter izvedbo različnih testov viabilnosti, proliferacije, apoptoze, nekroze ter različnih testov celičnega delovanja.

Živalska kolonija

Eden izmed najpomembnejših korakov pri translaciji terapij v kliniko je tudi testiranje terapij na živalskih tumorskih modelih in vivo. Živalski modeli so bistvenega pomena v raziskavah tumorskega mikrookolja, interakcij imunskega sistema s tumorskimi celicami, ter njegovega odziva na terapijo, ter procesov metastaziranja. Trenutno namreč in vitro modeli takih raziskav ne omogočajo. Oddelek za eksperimentalno onkologijo Onkološkega inštituta Ljubljana trenutno izvede več kot 60% vseh raziskav v Sloveniji, ki so opravljene na laboratorijskih živalih. Oddelek sodeluje tako z ostalimi programi znotraj Onkološkega inštituta Ljubljana kot tudi z ostalimi inštitucijami, kot so Medicinska fakulteta, Veterinarska fakulteta, Fakulteta za elektrotehniko, Univerzitetni klinični center Ljubljana, Biotehniška fakulteta, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo ter Fakulteta za Farmacijo.

Raziskovalna skupina Oddelka za eksperimentalno onkologijo na Onkološkem inštitutu Ljubljana je skupina z najdaljšo tradicijo raziskovanja na področju eksperimentalne in translacijske onkologije v Sloveniji. Živalska kolonija je opremljena z vso potrebno opremo za delo z laboratorijskimi živalmi in sicer za delo z laboratorijskimi mišmi. Omogoča delo tako z imunsko zavrtimi kot z imunsko sposobnimi mišmi. Ravno tako omogoča delo s podkožno nasajenimi tumorskimi ksenografti, kot tudi z ortotopičnimi tumorskimi modeli. Oprema v živalski koloniji omogoča tudi spremljanje odgovora na terapije, tako z merjenjem velikosti tumorjev, kot tudi z različnimi ne-invazivnimi slikovnimi metodami kot je ultrazvok, IVIS ter makroskopijo z uporabo fluorescentne lupe. Poleg tega so raziskovalci na Oddelku za eksperimentalno onkologijo tudi usposobljeni za izvajanje različnih vrst kirurških postopkov, kot so na primer vstavitve osmotskih črpalk ali peletov s terapevtskimi učinkovinami, izpostavitve bezgavk, ter namestitve modela dorzalnega ali abdominalnega okna s čimer je omogočeno opazovanje tumorja ter tkiva pod mikroskopom.

Radiobiološki sklop

Dandanes je obsevanje še vedno eden najpomembnejših načinov zdravljenja raka, saj je uporabljeno pri več kot 50% pacientih. Bazične in klinične radiobiološke raziskave so zato še vedno izjemno pomembne. Novi pristopi zdravljenja raka največkrat kombinirajo obsevanje z zaviralci imunskih kontrolnih točk ali drugimi imunomodulatornimi terapijami. Še vedno pa ostaja neraziskano kako lastnosti tumorjev in njihovega mikrookolja vplivajo na odziv na sevanje ter kakšen je potencial njihove modifikacije za izboljšanje radioterapije. Obsevalna naprava na Onkološkem inštitutu Ljubljana, ki je namenjena raziskovalnemu delu je edina v širši regiji in omogoča obsevanje tako celičnih kultur in vitro kot tudi tumorjev na miših in vivo, poleg tega pa je za delo z obsevalno napravo izobraženih več kot 20 raziskovalcev. V sodelovanju z radioterapevti na Onkološkem inštitutu Ljubljana to predstavlja direktno komunikacijo med kliničnimi ter pred-kliničnimi raziskavami kar omogoča hitrejšo translacijo dognanj v klinično prakso.

Sklop napredne mikroskopije, histopatologije ter pretočne citometrije

V sodobnih onkoloških raziskavah je uporaba različnih vrst mikroskopije postala standard. V zadnjem času pa čedalje pomembnejšo vlogo igra tudi pretočna citometrija. Na nivoju celic ter tumorskih modelov se čedalje pogosteje uporabljalo tudi pristopi, ki omogočajo spremljanje iste celice ali iste živali/tumorja v daljšem časovnem obdobju. V kombinaciji s fluorescenčnimi proteini ali protitelesi označenimi s fluorokromi lahko na tak način spremljamo različne procese v celicah ali tumorjih, določujemo sestavo tumorskega mikrookolja, ali pa spremljamo spremembe v delovanju ter prepustnosti tumorskega žilja pri živih živalih. Uporaba naprednih konfokalnih mikroskopov pa omogoča tudi 3D zajem slik s čimer je možno še natančneje določiti lokalizacijo opazovanih dogodkov/objektov. Po drugi strani pa je na nivoju kliničnih raziskav še vedno najpomembnejša klasična mikroskopija v svetlobnem polju v kombinaciji z različnimi histopatološkimi ter imunohistopatološkimi barvanji. V kombinaciji s pretočno citometrijo pa lahko pridobimo še podatke tako o prisotnosti različnih imunskih celic ali markerjev v krvi pacientov ali miši, kot tudi podatke o prisotnosti različnih vrst celic v samem tumorskem tkivu.

Sklop sekvenciranja naslednje generacije

V zadnjih nekaj letih je področje sekvenciranja naslednje generacije (NGS) doživelo izjemen razvoj. Na področju onkologije je to še posebej pomembno saj so ravno onkogene mutacije največkrat odgovorne za nastanek in razvoj tumorja. Poznavanje le teh pa omogoča razvoj boljših, tarčnih terapij. Iskanje novih mutacij ter sprememb v transkriptomu rakavih celicah je z nastopom NGSa postalo pomemben del tako kliničnih kot pred-kliničnih raziskav. Na Onkološkem inštitutu Ljubljana smo zato v sklopu infrastrukturne skupine omogočili raziskovalcem dostop do NGS naprav ter strokovnjakov za bioinformatsko analizo pridobljenih podatkov.

Registri in evidence

Uspešnost in učinkovitost prizadevanja zdravstvene stroke, zdravstvene politike in raziskovalcev za obvladovanje raka je mogoče objektivno ovrednotiti le s kakovostnimi, zanesljivimi in popolnimi podatki. V onkološki epidemiologiji predstavljajo temelj vseh raziskovanj podatki o bolnikih, njihovi bolezni in zdravljenju, ki se zbirajo v populacijskih registrih raka. Na Onkološkem inštitutu Ljubljana upravljamo z eno najstarejših zdravstvenih zbirk podatkov na svetu Registrom raka Republike Slovenije, ki vsebuje podatke o vseh zbolelih za rakom v Sloveniji od leta 1950 naprej. V okviru splošnega Registra raka vzpostavljamo tudi nacionalne klinične registre, ki zagotavljajo več podatkov o diagnostiki in zdravljenju bolnikov z rakom in nam služijo kot temelj za ocenjevanje kakovosti obravnave bolnikov in bremena poznih posledic. Podatki o presejalnih programih so na voljo v nacionalnih presejalnih registrih, v posebnem registru pa tudi podatki o osebah iz družin, obremenjenih z dednim rakom. Za vse nacionalne zdravstvene registre kot tudi za druge evidence zagotavljamo moderno informacijsko podporo, za analizo podatkov pa uporabljamo tako tradicionalne kot prihajajoče (umetna inteligenca, strojno učenje) metode. Zbirke predstavljajo tudi edinstveno osnovo za pripravo biobanke, ki jo na Onkološkem inštitutu Ljubljana načrtujemo v bližnji prihodnosti.