Рабочая программа 2010 (стр. 5 )

в) Совершенствование систем клеточной культуры для долгосрочных исследований токсичности. Поддержание дифференцированного фенотипа клеток в культуре, как на морфологическом, так и на функциональном уровнях, имеет ключевое значение для разработки культуры клеток, которые могут быть использованы для долгосрочных исследований токсичности. Современные стратегии, способствующие клеточной дифференцировке и противодействующие клеточной дифференцировке in vitro, основаны, главным образом, на имитации физиологической ситуации in vivo. Типичные примеры, особенно для первичных клеток человека и клеточных линий, включают культуру на белках внеклеточного матрикса (восстановление контактов клетка – внеклеточных матрикс), совместное культивирование с другими типами клеток (восстановление межклеточных взаимодействий), добавление физиологически соответствующих химических соединений в культуральную среду. Надо отметить, что тканевые срезы дают преимущество по сохранению специфической клеточной архитектуры, которая, однако, нарушается при дифференцировке и они могут быть использованы только для краткосрочных целей. Таким образом, цель проекта заключается в разработке систем клеточных культур, в которых дифференцированный клеточный фенотип, токсикологически соответствующий функционированию органа - мишени, может поддерживаться, по крайней мере, в течение 2 недель.

с) Использование новых механически-инициируемых методов контроля клеточной дифференцировки. Целью данной тематики является выполнение фундаментальных исследований для выяснения молекулярных механизмов, которые управляют клеточной дифференцировкой, и которые, в свою очередь, могут открыть новые перспективы для разработки инновационных методов индукции и/или поддержания дифференцировки клеток в культуре. Например, вмешательство в посттрансляционные белковые модификации может в долгосрочной перспективе существенно повысить функциональную дифференцировку. Генетические и эпигенетические подходы, включающие интродукцию в геном специфических генов дифференцировки и модификацию структуры хроматина, способствуют дифференционно-промоторной транскрипционной активности и, соответственно, направляют процесс дифференцировки на наиболее высокий регуляторный уровень. Совершенно очевидно, что «-омик» технология во всех ее аспектах играет ключевую роль в этих новых стратегиях. Еще одна важная задача заключается в изменении профиля экспрессии микроРНК, которые являются важными факторами, определяющими клеточную дифференцировку. Такие инновационные «клеточные дифференцировочные терапии» все еще находятся в зачаточном состоянии, и необходимо их дальнейшее совершенствование, прежде чем они могут быть оптимально использованы при долгосрочном моделировании in vitro  

Схема финансирования: Совместный научный проект (большой проект)

Вклад Еврокомиссии в проект: мин 000 € - макс. 000 € .

Будет отобран только один проект.

Ожидаемое внедрение: Разработка системы in vitro с in vivo-подобным фенотипом и высоким уровнем сходства с in vivo токсикологическим функционированием и фенотипом, которая может оставаться стабильной в течении длительного времени и готовой к прохождению утверждения по нормам ECVAM.

ЗДОРОВЬЕ.2010.4.2.9.-2: Использование органо-моделирующих клеточных устройств как альтернативы долговременным токсикологическим исследованиям. Совместные исследования, инициированные комиссией COLIPA (одностадийная процедура подачи заявки).

Вопросы, которые будут рассматриваться при анализе проектов:

а) Интеграция целевых и метаболизирующих клеток для воссоздания многоорганной токсичности in vitro. Единым подходом, потенциально способным заменить или, по крайней мере, сократить эксперименты на животных в исследованиях токсичности при многократном введении препарата, является использование орган-модулирующих устройств. Эта разработка может базироваться на сложных трехмерных структурах, построенных из культуральных целевых клеток-мишеней человека, полученных в биореакторах, разработанных для воспроизведения функциональной in vivo активности в течение длительного времени. Биореакторы должны поддерживать как структуру ансамблей, так и гомеостаз сложной архитектуры в рамках приемлемой программы. Система должна включать в себя устройство для введения препаратов и считывания. Основное требование – получение человеческих клеток, дифференцированных in situ и представляющих определенный фенотип. Необходимо более детальное понимание и контроль за химическим составом культуральной среды в целях поддержания в конкретном диапазоне всех параметров. Должна быть использована миниатюризация для моделирования субструктур человеческих органов и увеличения пропускной способности исследований. Альтернативный подход – использование органомоделирующих устройств, основанных на устойчивых монокультурах или субклеточных структурах, созданных для моделирования основных межмолекулярных взаимодействий при биохимических экспериментах, которые могут дать информацию для in silico (компьютерных) моделей. Несмотря на быстрый прогресс в отдельных технических областях, связанных с созданием таких приборов, процедура оценки воздействия на человека, основанная на подобных технологиях, остается в зачаточном состоянии, и ограничена только исследовательским уровнем. Необходимы междисциплинарные усилия для переведения этих методологических возможностей на уровень практического применения. Главная цель проекта – разработка по крайней мере одного орган-моделирующего клеточного устройства для проверки и подтверждения принципа действия.

б) Использование клеточных каркасов и микроструктур для оптимизации клеточного микроокружения. Альтернативным подходом при создании орган-моделирующих устройств является снижение сложности биосборки в устройстве, за счет перехода на искусственные микроструктуры и клеточные карскасы (scaffolds). Двух - и трехмерные системы монокультур, связанные химически при помощи пневмоники, могут дать более надежные системы, предназначенные в первую очередь для воспроизведения скорее функциональных, чем морфологических особенностей. Наноструктурные материалы, синтетические и природные полимерные технологии или самособирающиеся системы могут служить основой для трехмерных структур, необходимых для поддержания клеточной пролиферации, когда кислород и питательные вещества доставляются с использованием искусственных микросистем или пневмонического (жидкостного) транспорта. Аналогичным образом, метаболические взаимодействия могут осуществляться скорее через создание микропневмосоединений (fluidic), или полностью зависеть от естественных взаимодействий, что можно использоваться для получения данных о сложных структурных взаимодействиях. Исследование нуждается в соответствующих структурах, обеспечивающих устойчивый рост клеток в искусственной среде, где требования биосовместимости улучшены по сравнению с ограничениями, связанными с имплантируемыми системами. Затем они должны быть включены в функционирующие системы, сконструированные с использованием новых методов построения трехмерных жидкостных структур для создания интегрированной системы, соответствующей промышленным нуждам для мало бюджетных исследований. Цель проекта - разработка стабильной системы клеточной культуры, обеспечивающейся за счета клеточного каркаса (scaffolds) и микроструктур, которые имитируют естественное микроокружение.

в) Разработка новых моделей клеточных барьеров, важных для исследований систематического воздействий. В настоящее время существует ряд моделей клеточных барьеров для оценки определенных воздействий, используемых как в научных исследованиях, так и в коммерции. Однако адекватных систем для использования системного воздействия нет. Необходимы модели in vitro для определения повреждения таких различных клеточных барьеров, как эпителиальные клетки почек, кишечный и гематоэнцефалический барьер, после острого и хронического воздействия химических веществ и продуктов их модификации. Измерения транспорта или проникновения соединений-индикаторов, прямой не инвазивный контроль за неповрежденной тканью или измерения косвенных данных, коррелирующих с барьерным эффектом, может обеспечить значительный шаг вперед. Соответствующие методы культивирования в сочетании с передовыми технологиями зондирования могут привести к экономически эффективным решениям. Цель проекта - разработка адекватной модели клеточного барьера для изучения систематического воздействия и оценки биодоступности химических веществ к клеткам-мишеням.

г) Оптимизация микросенсоров для регистрации ответов тканей в орган-модулирующих устройствах. Для поддержания гомеостаза сложных тканевых структур и изучения ответа систем должны быть сконструированы биореакторы неинвазивных зондов, встроенных микросенсоров. Работа предполагает разработку стратегий регистрации или структур, которые могут тестировать сложные трехмерные клеточные комплексы с достаточным разрешением для исследования гомеостаза и фиксации переходных изменений, которые более подходят для изучения токсических ответов, чем те которые обычно используются сейчас. Такие разработки могут быть полезны при мультифакторном анализе, для улучшения изучения состояния и ответа искусственных органов. В дальнейшем желательно уменьшить орган-стимулирующие устройства до размеров надмолекулярных структур, созданных для имитации определенных элементов клеточного восприятия и возможности получения химических данных для компьютерного моделирования. Такой подход можно рассматривать как гибрид, в котором происходит компьютерное моделирование данных о фактических биохимических взаимодействиях, получаемых в реальном времени от определенной клеточной структуры. Цель проекта – разработка инструментов детекции для неинвазивного исследования функционального поведения клеток под воздействием химического агента.

Схема финансирования: Совместный научный проект (большой проект).

Вклад Еврокомиссии в проект: мин 000 € - макс. 000 € .

Будет отобран только один проект.

Ожидаемое внедрение: Сложная многокультурная система, соответствующая системе из нескольких органов, которая включает в себя наиболее важные ткани человека для тестирования токсичности многократного воздействия и может пройти утверждение (по нормам ECVAM).

ЗДОРОВЬЕ.2010.4.2.9.-2: Создание финальных и промежуточных маркеров клеток-мишеней человека для систематического тестирования повторяющимися дозами (одностадийная процедура подачи заявки).

Тематика, предлагаемая для исследования в рамках интеграционного проекта:

а) Функциональные параметры как сигналы для предсказания долгосрочной токсичности соединений при действии на организм человека. Функциональные конечные точки (симптомы, появившиеся в результате завершённых этапов лечения заболевания) рассматриваются как наиболее подходящие параметры для оценки физиологического состояния организма in vivo. Таким образом, они высоко значимы для оценки токсикологических эффектов и должны рассматриваться как усовершенствование
«-омик»-маркеров. Целью является определение на клеточном уровне функциональных органотипических параметров долгосрочной токсичности у человека.

б) Разработка «-омик»– маркеров как сигналов для предсказания долгосрочной токсичности у человека. Помимо аспектов, связанных с клетками-мишенями, желательно определение и оценка геномных, протеомных, метаболомных и системных биологических маркеров со строгим их соответствием долгосрочной токсичности у человека. Маркеры должны быть протестированы на их способность предсказания системной и поздней токсичности. Таким образом, целью является идентификация соответствующих
«-омик»-маркеров для оценки поздней токсичности у человека.

в) Интеграция маркеров с целью улучшения предсказательной способности долгосрочной токсичности. Надёжный набор тестов должен основываться более чем на одном параметре. Таким, образом, следует направить усилия на исследование комбинаций «-омик»– и функциональных параметров с целью улучшения предсказательной способности систем скрининга. Следовательно, целью является интеграция функциональных и «-омик»– маркеров в одну систему для скрининга долгосрочной токсичности.

Схема финансирования: Совместный научный проект (большой проект).

Вклад Еврокомиссии в проект: мин 000 € - макс 000 € .

Будет отобран только один проект.

Ожидаемое внедрение: Молекулярное профилирование комбинаций соответствующих/предсказательных органоспецифических биомаркеров и «-омик»– маркеров токсичности с целью разработки чёткой системы предварительной оценки in vitro (как определено ECVAM21).

ЗДОРОВЬЕ.2010.4.2.9-4: Компьютерное моделирование и методы оценки. Совместные исследования, инициированные комиссией COLIPA (одностадийная процедура подачи заявки).

Вопросы, предлагаемые для исследования в интеграционном проекте:

a) Токсикологический подход для оценки безопасности ингредиентов косметических средств. Концепция предельно допустимого уровня токсикологического воздействия основана на очевидности того, что потенциально токсичные химические вещества не должны быть вредными для людей, если их экспозиция ниже определённого порогового уровня. Отдельные оценки, проведённые промышленными и независимыми экспертами на европейском уровне, привели к заключению о необходимости совершенствования и адаптации концепции, прежде чем она будет использована в косметической практике. Дальнейшие усилия в этом направлении следует сфокусировать на развитии и утверждении токсикологических баз данных (например, по канцерогенности веществ), так как существующая в настоящее время база данных создана 25 лет назад и была расширена в незначительной степени примерно 10 лет назад. Следует создать новые базы данных, например по канцерогенности химических соединений, на основе веществ, рассматриваемых как канцерогены человека или, возможно похожих на канцерогены человека. В конечном счете, исследования должны быть сконцентрированы на использовании последних данных по токсичности. Следующие аспекты, в связи с использованием данных в токсикологических базах, должны быть решены: 1) наличие современных и рецензируемых данных; 2) отображения новых данных по той же схеме, что и имеющиеся данные; 3) анализ факторов коррекции (например, аллометрии, продолжительности изучения, результата изучения); 4) включение достаточных структурных аналогов косметических ингредиентов. Общая цель, таким образом, состоит в надлежащем использовании (ТТС) в косметической области путем совершенствования и разработки соответствующих баз токсикологических данных.

б) Инновационные вычислительные химические подходы при оценке безопасности косметических ингредиентов. Существующие подходы, такие как (Q)SAR и read-across - методы, позволяющие количественно интерпретировать результаты с точки зрения потребительского риска, нуждаются в усовершенствовании и разработке общей стратегии включения кинетических и метаболических исследований. Если in silico- подходы обычно используются в косметической промышленности, важно идентифицировать надежные пакеты данных, которые могут быть поддержаны в долгосрочной перспективе. Методы классификации, например, известные сейчас для оценки ароматов, могут потенциально рассматриваться в качестве ингредиентов косметики. Таким образом, целью является оптимизация (Q)SAR и read-across методов для предсказания долгосрочной токсичности ингредиентов косметики.

в) Предсказание дозы на уровне мишени при долговременном воздействии. Для предсказания концентрации в органе-мишени и прогнозирования накопления химических веществ и их метаболитов в контексте воздействия, должны быть разработаны средства для кинетического моделирования. Фактическая концентрация должна учитывать такие потенциальные переменные, как связывание с белками и специфическими компонентами в системе in vitro, например, с пластиком культуральных чашек, трехмерной сетью клеточного скелета. Таким образом, цель проекта заключается в разработке кинетических моделей, что позволяет экстраполировать эффективные концентрации in vitro к их уровню в целевом органе in vivo.

г) PBPK моделирование в определении безопасности ингредиентов косметики. РВРК моделирование следует применять для интеграции in vitro и in silico данных с целью разработки полного поглощения, распределения, метаболизма и экскреции (ADME) модели с целью принятия решений и оценки рисков. Этот подход представляет собой способ учета физико-химических данных in vitro, полученных на человеке и животных с помощью вычислительных методов, с целью создания полной модели ADME для конкретного соединения. Не наблюдаемые отрицательные эффекты концентрации (NO(A)EC) в качестве показателя токсичности должны быть получены из повторных доз in vitro, что позволит предсказывать соответствующие концентрации доз in vivo. Можно также включить другие параметры, например, улучшение оценки воздействия с использованием маркеров, чтобы поддержать применение этих TTC. Таким образом, цель проекта заключается в применении PBPK-моделей для долгосрочного прогнозирования токсичности косметических ингредиентов.

Схема финансирования: Совместный научный проект (большой проект).

Вклад Еврокомиссии в проект: мин 000 € - макс 000 € .

Будет отобран только один проект.

Ожидаемое внедрение: Наличие набора in silico модулей и методов оценки, охватывающие основные процессы метаболизма препаратов при их повторном применении у человека, позволит прогнозировать долгосрочную токсичность без использования животных.

ЗДОРОВЬЕ.2010.4.2.9-5: Системная биология и разработка компьютерных моделей для предсказания токсичности. Совместные исследованиия, инициированные комиссией COLIPA (одностадийная процедура подачи заявки).

Вопросы, предлагаемые для исследования в интегральном проекте

а) Определение и анализ путей, имеющих отношение к долговременной токсичности путем использования генетических подходов. Основной целью является замещение современного тестирования на животных набором генетических методов, которые являются более избирательными и, таким образом, более предсказательными для оценки долговременной токсичности. Эти генетические методы должны быть «видовыми» для того, чтобы в полной мере охватывать возможные мишени и механизмы реакций на действие молекул, они должны быть высоко воспроизводимыми и селективными (инбредные штаммы и делеционные штаммы) и должны быть легко доступны для «-омик» - технологий, описанных в разделе 5.2. Генетические инструменты для анализов должны базироваться на относительно простых системах, как, например, дрожжи (делеционные штаммы и глобальные опыты по искусственной летальности), более сложные системы, такие как C.elegans, D. melanogaster и полосатая перцина, генетически модифицированные мыши (хромосомзамещенные линии), которые ближе по фармокинетичекому профилю, и хорошо охарактеризованные клеточные линии человека. Экспериментальные проекты должны исследовать группу селективных соединений, используемых в разных дозах. Результатом этого мультивидового анализа должна быть идентификация консервативных (неконсервативных) мишеней для анализируемых соединений, обладающих долговременной токсичностью.

б) Использование «-омик» - технологий для определения механизмов долговременных токсических эффектов. Цель состоит в том, чтобы измерить и интегрировать изменения биологической активности при лечении соединениями (например, транскриптома, эпигенома, протеома, метаболома) в условиях различных модельных систем, описанных в теме 6.1 с тем, чтобы определить механизмы, участвующие в эффектах долговременной токсичности. «-омикс»-технологии основываются на таких технологиях, как секвенирование нового поколения (РНК-сиквенс, MEDIP-сиквенс), количественная протеомика и NMR/MS технологии. Кроме того, должны применятся экспериментальные надежные технологии, такие как RNAi-скрининг, CHIP-секвенирование и белковая сверхэкспрессия и подавление экспрессии мишеней для соединений. Экспериментальная работа должна сопровождаться разработкой и применением средств интеграции данных и высокопроизводительных вычислительных методов анализа для различных технологий. Результатом геномного и оценочного скрининга должны быть механизмы ответов в режиме долговременной токсичности при действии различных соединений.

в) Развитие компьютерных моделей прогнозирования причин долговременных токсических эффектов. Цель – разработка модельных систем, способных прогнозировать ответы системной токсичности на повторяющиеся дозы химических структур. Должны исследоваться специфические ткани, специфические стадии развития или, в конечном счете, целый организм. Модельные системы должны быть в состоянии интегрировать экспериментальные данные на различных уровнях клеточной информации, изложенные в подтеме 5.2 и селективную информацию генетических систем, рассматриваемую в подтеме 5.1. Методология моделирования может включать количественные и качественные методы. Подходы должны быть высоко автоматизированными и должны иметь доступ к большим массивам информации. Модели должны быть, как правило, крупномасштабными, поэтому стратегия моделирования должна включать вычислительные решения для выполнения интенсивного вычислительного моделирования, например, grid-расчеты.

Схема финансирования: Совместный научный проект (большой проект).

Вклад Еврокомиссии в проект: мин. 8 000 000 € – макс. 10 000 000 €.

Будет отобран только один проект.

Ожидаемое внедрение: Молекулярное профилирование на основе «-омик»-результатов изучения токсичности соединений при их действии на организм человека повторяющимися дозами с целью идентификации ожидаемых результатов, которые могут быть использованы для разработки предсказательных компьютерных моделей с предварительной проверкой и тестированием.

ЗДОРОВЬЕ.2010.4.2.9-6. Анализ и обслуживание интегрированных данных. Совместные исследования, инициированные комиссией COLIPA (одностадийная процедура подачи заявки). Цель инфраструктурного исследовательского и сервисного проекта является создание основанного на данных Интернета большого «товарного склада» - базы данных и депозитория некоторых модельных веществ, банка клеток, клеточных линий и тканей для экспериментов на основе тестирования токсичности in vitro, проводимых в рамках данного совместного исследовательского проекта. Кроме исследований, проект должен также предусматривать выполнение ряда инфраструктурных функций и функций по обслуживанию такого хранилища.

Вопросы, предлагаемые для исследования в интегральном проекте:

а) Создание основанного на данных Интернета большого «товарного склада данных». Большой «товарный склад данных» необходим для централизованной обработки информации и результатов данного исследовательского проекта. Необходимо установление связи с другими базами данных. Все проекты этой интегрированной работы должны объединить свои данные в одну большую базу данных, как только они станут доступны. Полученные данные будут анализироваться и результаты интегрироваться, где это возможно, в компьютерных моделях, предназначенных для предсказания токсичности повторяющимися дозами. В целом, «товарный склад данных» должен быть организован таким образом, чтобы обеспечить токсикологические исследования устойчивой информацией.

б) Создание базы данных для отдельных модельных веществ. База данных, которая будет использоваться в будущих исследованиях, должна соответствовать высоким стандартам качества. Химические соединения в этой базе должны содержать данные по их токсичности при использовании повторяющимися дозами in vivo на животных, и, если возможно, экспериментами на людях. База данных должна включать не только ингредиенты для косметологии, но и промышленные химические вещества, фармпрепараты, препараты для защиты растений, биоциды. Дополнительно, должен быть представлен список отобранных модельных веществ и стандартных процедур для контроля качества, анализа и интерпретации данных. В случае потребности в веществах для преподавания и тестирования, их можно будет получить из токсикологической базы данных в соответствии с механизмом действия в сотрудничестве с косметической промышленностью.

в) Создание хранилища отдельных модельных соединений. Доступность тестируемых соединений была иногда критическим ограничением предыдущих научно-исследовательских работ, поэтому в ходе данной работы должно быть создано хранилище и приняты меры по продлению его функционирования после окончания данного проекта.

г) Создание банка клеток и тканей для тестирования токсичности in vitro. Важной возможностью для Европейских ученых было бы создание банка клеток, клеточных линий (включая стволовые клетки и линии стволовых клеток) и тканей, используемых в рамках данного исследования.

Схема финансирования: Совместный научный проект (большой проект).

Вклад Еврокомиссии в проект: мин 4 000 000 € – макс 000 €.

Будет отобран только один проект.

Ожидаемое внедрение: Централизованное и стандартизированное использование и статистический анализ полученных данных, полученных участвующими лабораториями в исследованиях токсичности повторяющимися дозами с целью создания гибкого и постоянного анализа данных и улучшения обмена информацией между участниками отдельных проектов.

ЗДОРОВЬЕ.2010.4.2.9-7. Координационный проект. Совместные исследования, инициированные комиссией COLIPA (одностадийная процедура подачи заявки).

Задачей координационного проекта является обеспечение взаимосвязи и отчетности основных участвующих групп. Это будет сделано через организацию совещаний экспертов, рабочих совещаний, обмена информацией между проектами и ежегодного прогресса мониторинга. В дополнение, опыт, полученный в рамках данной научно-исследовательской работы, должен быть доступен ученым Европейского союза. Для решения данной задачи сотрудничество будет продолжаться 6 лет.

Вопросы, решаемые в рамках данного Координационного проекта:

а) Прогресс мониторинга и отчетности участвующих групп. Целью является координация и обеспечение мониторинга и ежегодной отчетности перед Еврокомиссией и COLIPA по проектам отобранных групп-участников. Более того, должны быть определены пробелы в знаниях и определены научно-исследовательские приоритеты. Эта работа должна быть проведена научным секретариатом вместе с координаторами проектов и, когда это необходимо, с помощью внешних экспертов.

б) Организация встреч и рабочих совещаний. Встречи и рабочие совещания должны быть организованы научным секретариатом совместно с организационным и научным комитетами с представителями от соответствующих групп-участников и научными координаторами индивидуальных проектов данной совместной инициативы.

в) Улучшение обмена информацией между исполнителями данной работы. Данная работа должна быть организована научным секретариатом вместе с научными координаторами и лидерами рабочих групп проекта.

Схема финансирования: Проект по координации и содействию участия в программе.

Вклад Еврокомиссии в проект: макс 000 €.

Будет отобран только один проект.

Ожидаемое внедрение: Прогресс мониторинга и отчетности. Мониторинг и определение современного состояния проблемы, идентификация будущих научно-практических приоритетов в исследуемой области.