Biomedicina

Marina Nenin (2004), Novi Sad, 4. razred, Medicinska škola “7. April”, Novi Sad

Mentor:
Velimirov Luka, Biološki fakultet, Univerzitet u Beogradu

Rasprostranjena upotreba polietilen tereftalata (PET-a) nosi složene posledice, uključujući uticaj na ljudsko zdravlje i životnu sredinu. Stoga, korišćenje PETaza, enzima inicijalno izolovanih iz bakterijskog soja Ideonella sakaiensis koji ima mogućnost razgradnje PET-a, moglo bi naći svoje mesto u brojnim procesima koji obuhvataju razgranju ovog polimera. Međutim, neki od ovih procesa zahtevali bi značajno termostabilnije varijante PETaza. U ovom radu, u cilju dobijanja termostabilnijih varijanata PETaze, uvođene su nasumične supstitucije aminokiselina u poznatu sekvencu 6EQE PET-aze, pri čemu su aminokiseline koje grade katalitički aktivno mesto i vezivno mesto enzima ostale konzervisane. Promene stabilnosti predviđane su koršćenjem implementacije 3D konvolucione neuronske mreže ThermoNet. Stabilnost proteina pretežno se izražava kao promena u Gibsovoj slobodnoj energiji pri njegovom savijanju (∆G), te je promena u stabilnosti novog proteina u odnosu na inicijalni protein izražena kao ∆∆G, gde negativnija vrednost odgovara stabilnijoj strukturi. Od varijanata dobijenih pojedinačnim mutacijama inicijalne strukture, nakon predviđanja njihovih termostabilonosti, odabrana je varijanta sa najmanjom ∆∆G vrednošću, te su u njenu aminokiselinsku sekvencu ponovo uvođene pojedinačne supstitucije, te je proces ponovljen u šest generacija. Nakon šest generacija nasumičnih supstitucija, dobijene su varijante PETaze značajno termostabilnije od početne strukture. Jačina vezivanja novodobijenih varijanata PETaze za PET ispitana je molekulskim dokingom, dok je katalitička aktivnost enzima ispitana molekulsko dinamičkim simulacijama.

Minja Nikolić (2005), Bor, 3. razred, Borska gimnazija, Bor

Mentor:
Đukić Marija, Tehnološko-metalurški fakultet Univerziteta u Beogradu

Flavonoidi i antocijani u prisustvu drugih polifeola, nalaze se u ekstraktima celera (Apium graveolens L) i crvenog kupusa (Brassica olaracea). Flavonoidi su odgovorni za sakupljanje slobodnih radikala i poseduju antioksidativne i antitumorske osobine. Antocijani, pored antioksidativnih i antitumorskih osobina, takođe spadaju u klasu polifenolnih pigmenata rastvorljivih u vodi. Hidrogelovi su biomaterijali koji se koriste u medicini zbog svoje sposobnosti zadržavanja vode i kontrole otpuštanja aktivnih supstanci. Zahvaljujući ovim osobinama, moguća je inkapsulacija kombinacije ekstrakata ove dve biljke u hidrogelove na bazi alginata i njihova primena u tretiranju ćelijske linije SW620 kao potencijalna alternativa tradicionalne terapije tumora. Ova vrsta terapije pokazala je značajan stepen inhibicije rasta tumorkih ćelija što je potvrđeno MTT esejem. Ostala bitna ispitivanja uključuju karakterizaciju hidrogelova, DPPH test antioksidativnog dejstva ekstrakta, profil oslobađanja polifenola i druga. Ovim radom je utvrdjeno da hidrogel perle sa inkasuliranim ekstraktima koji sadrže flavonoide i antocijane sa antioksidativnim svojstvom imaju inhibitorno dejstvo na rast tumorskih ćelija. Vijabilnost ćelija iz linije SW620 opadala je povećanjem koncentracije tretmana, ali kako bi se utvrdila totalna efikasnost tretmana, potrebno je raditi testove na zdravim ćelijama crevnog epitela, kao i testirati širi spektar koncentracija ekstrakta i drugačije tipove hidrogelova.

Ivan Radojević (2004), Topola, 4. razred, Vojna gimnazija

Mentori:
Jevdosić Jovana, Hemijski fakultet Univerziteta u Beogradu
Bojić Mihajlo, Farmaceutski fakultet Univerziteta u Beogradu

U vezi sa poslednjim koracima u nauci u vezi sa ćelijskom biologijom, razvijaju se potencijalni nedostaci dugo korišćenih, komercijalnih medijuma za rad sa ćelijskim kulturama. Jedna od najvažnijih komponenti istih je FBS (Fetal bovine serum) dobijen od fetusa goveda. U skladu sa neetičnošću korišćenja istog kao i raznim nedostacima u pogledu biološke bezbednosti, dostupnosti, u poslednje vreme razvijaju se serum-free medijumi (SFM) koji su najčešće hemijskim putem definisani. Hemijski definisani SFM su pogodniji za rad sa ćelijskim kulturama u pogledu, pre svega, reproduktivnosti koje isti pružaju. U ovom radu je dizajniran upravo hemijski definisan SFM, čija je efikasnost proverena na modelu ćelijskih linija kolorektalnog karcinoma SW620 i HCT116, kao i na ćeliskoj liniji karcinoma dojke MCF7. SFM je hemijski definisan dodavanjem aminokiselina, vitamina, organskih i neorganskih jedinjenja, kao i jedinjenja sa puferskim svojstvima standardnom DMEM medijumu. Hemijski definisan SFM pokazao je pozitivan uticaj na proliferaciju i vijabilitet svih ćelijskih linija. Nakon promene medijuma sve ćelijske linije su pokazale standardan rast i odsustvo smanjenja zapremine kao karakteristike nedostatka nutrijenata za pravilan razvoj ćelija. U ovom radu SFM ima nedostatak u vidu kompatibilnosti za pasažiranje. Kako u sastavu ovog medijuma nema konkretnih inhibtora tripsina, koji se koristi pri pasažiranju, buduća istraživanja trebalo bi usmeriti u pravcu optimizacije ovog medijuma inhibitorom tripsina. Samu metodu moguće je poboljšati definisanjem termostabilnog SFM-a sa inhibitorima tripsina u cilju standardizacije i prilagođavanja konvencionalnim pristupima u radu sa ćelijskim linijama. Dalja istraživanja u ovoj oblasti bi značajno promenila tok i preciznost mnogih budućih istraživanja baziranih na ćelijskim linijama.

Lena Stanković (2005), Beograd, 4. razred, Treća beogradska gimnazija, Beograd

Mentorka:
Alempijević Isidora

Vitamini B grupe predstavljaju esencijalne vitamine koji imaju ulogu kofaktora enzima koji učestvuju u energetskom metabolizmu, sintezi DNK i proteina i u drugim kritičnim funkcijama ćelije. Nije dovoljno ispitano na koji način ćelije karcinoma adaptivno regulišu ćelijsku homeostazu kofaktora i regulišu ekspresiju i funkciju metaboličkih enzima. Eksploatacija metaboličkih puteva zavisnih od kofaktora sa pojavom antifolata naglašava potencijalni značaj vitamina B u biologiji karcinoma. Ovim radom su ispitani uticaju vitamina B1, B7 i B6 na ćelije karcinoma dojke, ćelijske linije MCF-7. Pretpostavljeno je da će vitamin B6 (Piridoksin) imati najveći uticaj na rast ćelija karcinoma dojke, zbog njegove sposobnosti da inhibira enzim DNK glikolazu, dok će manji uticaj imati vitamin B7 (Biotin), zbog njegove ključne uloge u regulaciju ekpreseije gena određenih membranskih transportera. Uticaj vitamina B1(Tiamin) posmatran je u odnosu na uticaj vitamina B6 i B7, kako je o uticaju tiamina na ćelije karcinoma dojke najmanje poznato. Vijabilnost ćelija testirana je pomoću MTT eseja. Dobijeni rezultati pokazuju da je tiamin imao najveći uticaj na rast ćelija karcinoma dojke. Test migracije izvršen je scratch-esejem. Zakljuceno je da različiti oblici vitamina B imaju ulogu u redukciji vijabilnosti ćelija karcinoma dojke.

Krstina Veljović (2005), Kraljevo, 3. razred, Gimnazija, Kraljevo

Mentor:
Ljubica Popović, Hemijski fakultet u Beogradu

Paracetamol je analgetik i antipiretik koji ima široku upotrebu zbog svoje efikasnosti i bezbednosti. Maksimalna bezbedna dnevna doza paracetamola je 4 g, a prekomerena upotreba može dovesti i do akutne insuficijencije jetre usled hepatotoksičnosti. Međutim, kod nekih pojedinaca i doza od 4 g može da bude fatalna zbog prezasićenja puta sulfatacije koji služi za detoksifikaciju toksičnog metabolita paracetamola, N-acetil-p-benzohinonimina (NAPQI). Malina (Rubus idaeus) je vrsta cvetne biljake iz porodice ruža (Rosaceae) koja ima visok sadržaj antioksidanata. Ispitivan je uticaj ekstrakta maline na ćelijsku liniju kolorektalnog kancera (SW620) u kombinaciji sa paracetamolom. Vijabilnost ćelija, određena MTT esejom, bila je veća pri kombinovanom tretmanu nego pri pojedinačnom tretmanu različitim koncentracijama paracetamola. Međutim, manja koncentracija paracetamola izazvala je značajniji negativan uticaj na vijabilnost ćelija u odnosu na veću koncentraciju. Ovakvi rezultati mogu se pripisati kraćem trajanju tretmana od predviđenog. U narednim istraživanjima potrebno je produžiti vreme trajanja tretmana kao i koristiti još različitih metoda kao što su DPPH esej i određivanje koncentracije malondialdehida (MDA). Na osnovu rezultata, može se zaključiti da bi antioksidativna suplementacija bila korisna za smanjivanje neželjenih efekata ovog leka.

Andrija Vukojević (2004), Trstenik, 4. razred, Gimnazija „Vuk Karadžić“, Trstenik

Mentori:
Stašuk Mihajlo, Biološki fakultet u Beogradu
Popović Ljubica, Hemijski fakultet u Beogradu
Barić Marko, Biološki fakulet u Beogradu

Pseudomonas aeruginosa je gram-negativna, patogena bakterija otporna na mnoge lekove. Poznata je po svojoj sveprisutnosti i mehanizmima rezistencije na antibiotike. Zbog toga što uspeva u vlažnim sredinama, može se naći i u vodovodnim cevima. Rast P. aeruginosa u cevima može dovesti do stvaranja biofilma, što predstavlja kooperativnu zajednicu bakterija u samoproizvedenom ekstracelularnom matriksu, u kom kada se bakterije prenamnože dolazi do disperzije, što može izazvati niz problema kao što su začepljenje, korozija i kontaminacija vodovoda. Disperzija biofilma se odnosi na proces u kom se mikroorganizmi unutar zajednice odvajaju i raspršuju iz strukture biofilma. U ovom radu je praćen uticaj ekstrakta kamilice na razvoj biofilma P. aeruginosa u različitim fazama formiranja. Cilj istraživanja je bio da se inhibira proces disperzije biofilma kako bi se ograničio bakterijski rast. Dobijeni rezultati su potvrdili hipotezu, odnosno može se zaključiti da je ekstrakt kamilice u određenim fazama formiranja biofilma uspeo da inhibira proces disperzije, i da su bakterije u toku određenog vremenskog intervala ostale zadržane unutar biofilma, gde je došlo do povećanja stresnih uslova i umiranja bakterija. Rađeno je sa dve različite koncentracije ekstrakta kamilice, i pokazalo se da je koncentrovaniji ekstrakt imao bolji inhibitorni uticaj na dispserziju biofilma. Takođe je ispitivano i sinergističko dejstvo ekstrakta kamilice sa ampicilinom, kao i sa streptomicinom i dobijeni rezultati su pokazali da je u većim koncentracijama ekstrakta kamilice i datih antibiotika P. aeruginosa pokazala smanjenje rezistencije. Na kraju je rađen ekotoksikološki efekat ekstrakta kamilice na račiće Artemia salina i pokazalo se da je ekstrakt delovao toksično na njih.