bbiilltteenn - genubih · 2019. 10. 1. · medicinski fakultet, univerzitet u banjoj luci ... banja...

ISSN 2566-2899

BBiilltteenn UUddrruužžeennjjaa ggeenneettiiččaarraa uu BBoossnnii ii HHeerrcceeggoovviinnii

Br. 8 | Septembar 2019.

2019 Bilten, 8

2 Udruženje genetičara u Bosni i Hercegovini – GENuBiH

Izdavač Udruženje genetičara u Bosni i Hercegovini (GENuBiH)

Urednik Prof. dr. Sanin Haverić, naučni savjetnik, Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, Univerzitet u Sarajevu

Urednički odbor Akademik Rifat Hadžiselimović, naučni savjetnik, Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, Univerzitet u Sarajevu

Prof. dr. Stojko Vidović, Medicinski fakultet, Univerzitet u Banjoj Luci

Prof. dr. Kasim Bajrović, naučni savjetnik, Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, Univerzitet u Sarajevu

Prof. dr. Naris Pojskić, naučni savjetnik, Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, Univerzitet u Sarajevu

Prof. dr. Lejla Pojskić, naučni savjetnik, Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, Univerzitet u Sarajevu

Doc. dr. Jasmina Čakar, naučni savjetnik, Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, Univerzitet u Sarajevu

Prof. dr. Adaleta Durmić Pašić, viši naučni saradnik, Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, Univerzitet u Sarajevu

Doc. dr. Anja Haverić, viši naučni saradnik, Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, Univerzitet u Sarajevu

Dr. Naida Lojo Kadrić, viši naučni saradnik, Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, Univerzitet u Sarajevu

Dr. Amra Kazić, naučni saradnik, Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, Univerzitet u Sarajevu

Prof. dr. Semina Hadžiabulić, Agromediteranski fakultet, Univerzitet Džemal Bijedić

Prof. dr. Izet Eminović, Prirodno-matematički fakultet, Univerzitet u Sarajevu

Prof. dr. Slavka Ibrulj, naučni savjetnik Medicinski fakultet, Univerzitet u Sarajevu

Prof. dr. Emina Kiseljaković, Medicinski fakultet, Univerzitet u Sarajevu

Doc. dr. Mirela Mačkić Đurović, Medicinski fakultet, Univerzitet u Sarajevu

Prof. dr. Dunja Rukavina, Veterinarski fakultet, Univerzitet u Sarajevu

Prof. dr. Azra Skender, Biotehnički fakultet, Univerzitet u Bihaću

Mr. Radmila Malešević, Klinički centar, Banja Luka

Naslovna stranica: U susret Prvom kongresu genetičara u Bosni i Hercegovini – mr. Maida Hadžić, mr. Mujo Hasanović, mr. Abdurahim Kalajdžić

URL: http://www.genubih.ba/Bilten.html

Bilten, 8 2019

Udruženje genetičara u Bosni i Hercegovini – GENuBiH 3

SADRŽAJ

Šta nam donosi 1. Kongres genetičara u Bosni i Hercegovini sa međunarodnim učešćem ........... 4

hCOMET (CA15132) - The comet assay as a human biomonitoring tool (2016 – 2020) ................ 6

Nutrigenetika u savremenoj ishrani .............................................................................................. 10

Agouti miševi – model za epigenetička istraživanja ...................................................................... 15

Vještačka neuronska mreža i njena primjena u biologiji .............................................................. 19

Treći ciklus "Studentskih istraživačkih projekata" u Institutu za genetičko inženjerstvo i

biotehnologiju Univerziteta u Sarajevu ......................................................................................... 24

Primjena kolorimetrijskih testova u istraživanju citotoksičnosti .................................................. 28

2019 Bilten, 8


Šta nam donosi 1. Kongres genetičara u Bosni i Hercegovini

sa međunarodnim učešćem

Prof. dr. Kasim Bajrović, naučni savjetnik,

predsjednik Udruženja genetičara u BiH

U Sarajevu će se od 2-6. oktobra

održati 1. Kongres genetičara u BiH sa

međunarodnim učešćem te prateća

dvodnevna međunarodna radionica „Comet

workshop – Basic comet assay techniques“

u organizaciji Udruženja genetičara u BiH

(GENuBiH). Kongres, koji je treći značajan

naučni skup koji Udruženje organizuje

nakon usješno realizovanih simpozija

genetičara u Sarajevu 2011. i u Banjoj Luci

2015. godine, će se održati u Hotelu Holiday

i tokom 3 dana će obuhvatiti 97 prezentacija

(14 plenarnih i pozvanih predavanja, 15

usmenih i 68 poster prezentacija) iz oblasti

humane, forenzičke, mikrobne i biljne

genetika te biomonitoringa i

genotoksikologije. Među plenarnim i

pozvanim predavačima su eminentni

naučnici iz Norveške, Francuske, Portugala,

SAD, Španije, Turske, Hrvatske, Srbije,

Slovenije i Sjeverne Makedonije a ukupno

47 radova na Kongresu je od

internacionalnih autora. Domaći učesnici

dolaze sa teritorije cijele BiH. Organizatori

su željeli posebno potaknuti učešće mladih

naučnika, studenata dodiplomskih,

postdiplomskih i doktorskih studija. Za

najbolje prezentacije u ovim kategorijama

obezbjeđene su i vrijedne nagrade.

U okviru Kongresa je planirano

održavanje Okruglog stola na temu:

„Genetičko testiranje u dijagnostici i

liječenju rijetkih bolesti/Genetic testing for

diagnosis and treatment of rare

disorders“.Održavanje ovog naučnog skupa

predstavlja idealnu priliku da se razmijene

iskustva i mišljenja o postojećim i budućim

strategijama o rijetkim bolestima (s obzirom

da je aktualna strategija za period 2014-

2020), infrastrukturnim i kadrovskim

izazovima, edukativnim programima i

potencijalnim lokalnim, regionalnim i

međunarodnim oblicima saradnje, kao i

ekonomskim aspektima po zdravstveni

sistem i pacijente. Predviđeno je da

navedeni Okrugli rezultira još serijoznijim

pristupom dijagnosticiranju i tretmanu

rijetkih bolesti a u skladu sa postavljenim

ciljevi Evropske unije.

Prateći događaj Kongresa je

dvodnevna međunarodna radionica „Comet

workshop – Basic comet assay techniques“,

koja će se održati 5. i 6. oktobra u Institutu

za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju

Univerziteta u Sarajevu u saradnji sa

evropskom COST akcijom „hCOMET -

The comet assay as a human biomonitoring

tool (CA15132)“. Predavači na radionici su

Bilten, 8 2019


voditelj i članovi hCOMET akcije koji dolaze

iz Norveške, Portugala, Španije, Francuske,

Hrvatske i Turske, a pored bh. učesnika, 12

inozemnih učesnika u radionici dolaze iz

Hrvatske, Srbije, Turske, Italije i Češke.

Organizator i predavač na radionici iz BiH je

dr. sc. Anja Haverić, viša naučna saradnica

Instituta za genetičko inženjerstvo i

biotehnologiju UNSA. Radionica predstavlja

značajan doprinos uvođenju nove široko

primjenjive metode u bh. genetiku i srodne

aplikativne naučne oblasti ali i priliku za

uspostavljanje veza sa naučnicima iz

evropskih centara i započinjanje novih

kolaborativnih projekata. Realizaciju

Kongresa je podržalo Federalnog

ministarstvo obrazovanja i nauke a

realizacija radionice „Comet Workshop –

Basic comet assay techniques“ je

omogućena sredstvima Ministarstva civilnih

poslova BiH.

2019 Bilten, 8


hCOMET (CA15132) - The comet assay as a human biomonitoring

tool (2016 – 2020)

Doc. dr. Anja Haverić, viša naučna saradnica

COST (European Cooperation in

Science and Technology) je najstarija

(osnovana 1971. godine) međuvladina

organizacija koja finansira projekte

četvorogodišnje saradnje naučnika i

inovatora unutar Evrope ali i šire. Cilj je

omogućiti naučni i tehnološki razvoj

donoseći nove concepte i proizvode koji će

ojačati naučne i inovacijske kapacitete.

Trenutno je oko 240 aktivnih projekata –

tzv. COST akcija u koje je uključeno preko

45000 naučnika i inovatora. Strukturu COST

okvira čini: Ministarska konferencija,

Komitet visokih zvaničnika (CSO), COST

nacionalni koordinatori (CNC), Izvršni odbor

COST asocijacije (EB), Naučni odbor (SC) te

Upravni odbor (MC).

Bosna i Hercegovina je kao ITC

(Inclusiveness target country) punopravna

članica programa COST od 2009. godine i do

sada je ostvareno preko 450 individualnih

sudjelovanja u COST akcijama sa

evidantiranim rastućim interesom i učešćem

iz godine u godinu (slika 1). Sudjelovanje u

COST akcijama podrzumijeva i pristup

fondovima za prisustvovanje sastancima

COST akcije, učešće u kratkim edukacionim

misijama (Short Term Scientific Missions),

edukacijskim treninzima i ljetnim školama te

pristup fondovima za učešće na

konferencijama što je od posebnog značaja

za naučnike na početku karijere (do 8

godina od sticanja doktorata) koji

predstavljaju posebnu interesnu grupu COST

misije. Za neke od navedenih aktivnosti su i

bh sudionici COST akcija bili organizatori i

domaćini. Kroz COST aktivnosti, BiH je

ostvarila značajnu finansijsku (od 31.000

eura u 2012. do 315.000 eura u 2018. godini

uz konstatni rast stredstva tokom perioda

2012-2018) ali i široku i dugotrajniju

edukativnu i kolaborativnu dobit.

Bilten, 8 2019


Slika 1: Prikaz rasta broja bh učesnika u COST akcijama za period 2012-2018.

Administrativno posredovanje između

zainteresovanih za participiranje u COST

akcijama i samog COST okvira tj. određenih

akcija vrši Ministarstvo civnih poslova Bosne

i Hercegovine, Odsjek za nauku gdje funkciju

bh. nacionalnog COST koordinatora obavlja

gospodin Ammar Miraščija. Ministarstvo

civilinih poslova BiH dodatno i kroz

„Program podrške pripremi projekata i

potencijalnih kandidata za sredstva iz fonda

H2020“, osigurava finansijsku podršku

projektima koji uključuju i saradnju sa COST

okvirom te podržava inicijalne aktivnosti

koje imaju za cilj omogućavanje dodatnog

pristupa evropskim istraživačkim

fondovima.

Prijavom na navedeni poziv u 2018.

godini, Udruženju genetičara u Bosni i

Hercegovini su dodijeljena sredstva za

realizaciju projekta pod nazivom „Podrška

hCOMET COST akciji – COMET Workshop“.

hCOMET (CA15132) - The comet assay

as a human biomonitoring tool (2016-2020)

okuplja naučnike iz 25 evropskih zemalja, 2

bliske susjedne zemlje (Jordan i Kosovo) te 4

međunarodne partnerske zemlje (Indija,

Brazil, Kuba i SAD). Predsjedavajući COST

akcije je prof. dr. Andrew Collins (University

of Oslo, Oslo, Norwey), a zamjenica dr.

Gudrun Koppen (Flemish Institute for

Technological Research -VITO, Belgija).

DNK oštećenja, s obzirom da su

prekursori mutacija na različitim nivoima

organizacije genetičkog materijala,

predstavljaju važan biomarker kako u

širokoobuhvatnim studijama

biomonitoringa tako i u praćenju

zdravstvenog stanja ljudskih populacija i

rizika za razvoj različitih oboljenja

uključujući i kancere. Čest faktor u etiologiji i

progresiji oboljenja je oksidativni stres

prouzrokovan prevelikom produkcijom

reaktivnih oksidativnih vrsta (ROS) ili

deficijencijom u antioksidativnoj odbrani.

Nivo oksidacije azotnih baza u DNK –

najčešće praćen u mononuklearnim ćelijama

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

2012. 2013. 2014. 2015. 2016. 2017. 2018.

Broj bh COST učesnika (2012-2018)

2019 Bilten, 8


periferne krvi, predstavlja konvencionalni

marker generalnog oksidativnog oštećenja,

a primjena specifičnih enzima, koji

prepoznaju specifične lezije i prevode ih u

DNK lomove, uz comet test je jedna od

metoda koja upravo omogućava mjerenje

DNK oštećenja. Dodatne modifikacije comet

testa omogućavaju i praćenje ćelijskih

kapaciteta u reparaciji DNK oštećenja, što

predstavlja najvažniji odbrambeni

mehanizam protiv razvoja kancera. Tehnička

i inovativna rješenja poput primjene

GelBond plastičnih membrana i 12-gelnog

sistema su omogućila i visoku produktivnost

comet testa što je od izuzetnog značaja u

epidemiološkim i biomonitoring studijama.

hCOMET COST akcija je pokrenuta sa

sljedećim naučno-kordinacijskim ciljevima:

Osnovati mrežu naučnika koji aaktivno

koriste comet test u studijama DNK

oštećenja i popravka u humanim

populacijama;

Sakupiti rezultate individualnih studija

u humanim populacijama i kreirati

unificiranu bazu podataka dobivenih

primjenom comet testa kao i

povezanosti sa zdravstvenim stanjem

donora;

Objediniti rezultate metodoloških,

demografskih, genetičkih i

ekspozicijski varijabli koje utiču na

nivo DNK oštećenja u monouklearnim

ćelijama periferne krvi (PBMN);

Odrediti eksperimentalne faktore koji

utiču na metodologiju comet testa te

time na njegovu pouzdanost i

reproducibilnost;

kao i sljedećim kapacitetsko – razvojnim

ciljevima:

Provesti ring-studije primjenom

standardizovanog protokola kako bi se

identificirala najbolja praksa;

Pružiti uputstva/standardne

operativne protokole (SOP) za

najefikasniju metodologiju u

studijama ljudskih populacija te

propagirati njihovu upotrebu kako bi

rezultati različitih studija bili

komparabilni;

Komparirati različite biološke uzorke

kao izvore ćelija za comet test;

Provesti prospektivne studije DNK

oštećenja i popravke kao prediktivnih

markera oboljenja na temelju tokom

COST akcije ostvarenih tehničkih i

teoretskih rješenja;

Kreirati jezgru obučenih mladih

molekulskih epidemiologa realizacijom

trening kurseva i podržavajući

istraživačke razmjene između

laboratorija,

Podržati mala i srednja preduzeća i

kompanije koje koriste comet test

obezbjeđujući upute i SOP-jeve.

Navedeni ciljevi se realizuju kroz

aktivnosti 7 radnih grupa:

WG 1 - Database creation and pooled

analysis (Dr. Mirta Milić, Institut za

medicinska istraživanja i medicinu

rada, Zagreb, Hrvatska);

WG 2 - Technical innovations and

implementation (Dr. Gunnar

Brunborg, Norveški institut za javno

zdravlje, Oslo, Norveška);

https://www.imi.hr/hr/djelatnik/milic-mirta/



Bilten, 8 2019


WG 3 - Ring studies (Prof. Peter

Moller, Odjel za javno zdravstvo,

Univerzitet u Kopenhagenu, Danska)

Department of Public Health,

University of Copenhagen,

Copenhagen, Denmark);

WG 4 - Guidelines and SOPs (Dr.

Amaya Azqueta, Odjel za

farmakologiju i toksikologiju,

Univerzitet Navara, Pamplona,

Španija);

WG 5 - DNA repair (Dr. Roger

Godschalk, Univerzitet u Mastrihtu,

Holandija);

WG 6 - Comparative study on different

cell types (Dr. Maria Dusinska,

Norveški institut za istraživanje zraka,

Oslo, Norveška);

WG 7 - Planning of the future (Dr.

Sabine Langie, Flamanski institut za

tehnološka istraživanja – VITO,

Belgija).

Projekat Udruženja genetičara u BiH

„Podrška hCOMET COST akciji – COMET

Workshop“, je inicijalno zamišljen kao

diseminacija znanja o comet testu među bh.

naučnicama uz simbolično učešće hCOMET

COST akcije. Ipak, interes hCOMET akcije za

podršku u organizaciji i realizaciji projekta je

bio puno veći. Projekat je dobio širi

internacionalni značaj te je pored

eminentnih međunarodnih predavača iz

Norveške, Francuske, Portugala, Španije,

Hrvatske i Turske, hCOMET finansijski

podržao i učešće 12 internacionalnih

polaznika workshopa. Iako je komet test već

više od 30 godina u upotrebi, jednostavnost,

reproducibilnost kao i široka aplikabilnost

ovog testa je i dalje visoko motivirajuća za

veliki broj istraživača te zbog toga i ne čudi

što su polaznici istraživači iz različitih

naučnih sfera a dolaze iz Hrvatske, Srbije,

Sjeverne Makedonije, Češke, Italije, Turske i

Bosne i Hercegovine. Realizacija workshopa

je omogućena i podrškom Instituta za

genetičko inženjerstvo i biotehnologiju

Univerziteta u Sarajevu koji je pružio na

raspolaganje postojeće ali i nedavno

nabavljene kapacitete za primjenu comet

testa (Comet Assay IV software).

Dvodnevni program workshopa, koji

će se održati 5. i 6. oktobra 2019. godine,

kao satelitni događaj Prvog kongresa

genetičara u BiH sa međunarodnim

učešćem, će obuhvatiti upoznavanje i

izvođenje osnovnih procedura comet testa

ali i primjenu modifikacija za praćenje

oksidativnog stresa te primjenu comet testa

na biljnim organizmima.

Implementacija comet testa u

svakodnevnu laboratorijsku praksu na

temelju obezbjeđenih tehničkih kapaciteta

te edukacija kadra predstavlja značajan

metodološki i kadrovski napredak koji će

omogućiti realizaciju brojnih nacionalnih i

međunarodnih studija u oblasti genetičke

toksikologije.

2019 Bilten, 8


Nutrigenetika u savremenoj ishrani

Prof. dr. Lejla Pojskić, naučna savjetnica

Klasični nutricionistički pristup bazira

se na analizi učinkovitosti pojedinih

komponenti hrane – makronutrijenata i

mikronutrijenata, uz određivanje

standardnih fizioloških potreba za svaki od

njih i potencijalnih efekata kada je neki od

njih u nedostatku ili suvišku. Ono što je

nepoznanica i dalje, jeste da li se, baš u

svakom slučaju, efekti nedostatka pojedinih

nutrijenata na zdravlje i dobrobit pojedinca,

zaista mogu dugoročno spriječiti unošenjem

propisanih standardnih doza. Nove

raspoložive analitičke metode dovode do

preračunavanja preporučenih dnevnih doza

(tzv. RDA –engl. recommended daily

amounts) za brojne nutrijente.

Nove tehnologije su također donijele

uvid u činjenicu da u ishrani osim

kvalitativnog sastava nutrijenata, postaju

važni i novi faktori, a to je molekularna

interakcija nutrijenata i način (matriks) na

koji se nutrijenti unose u organizam. Iako svi

ljudi, kao pripadnici jedne biološke vrste,

imaju iste nutritivne zahtjeve, jasno je da

svaki pojedinac na određeni prehrambeni

plan reaguje specifično. Ta specifičnost

često proističe iz prepoznatljivih razloga, a

to su određeni: fiziološki - zbog

(ne)izloženosti određenom tipu ishrane,

zdravstveni – akutno ili hronično

zdravstveno stanje, sredinski (npr. izloženost

stresu ili infekciji) ili genetički faktori.

Genetičkim faktorima u ishrani se bavi

oblast genetike koja se u novije vrijeme

obilježava kao nutrigenetika. Ova naučna

disciplina se bavi proučavanjem individualne

varijacije gena koji su funkcionalno uključeni

u procese metaboliziranja i transporta

nutrijenata ili njihovih metaboličkih

produkata. Klasični primjer nutrigenetičke

varijacije jesu interindividualne razlike u

metabolizmu folata (derivata folne kiseline)

zbog polimorfizma gena MTHFR koji kodira

za enzim metilentetrahidrofolat-reduktazu.

Ovaj enzim vrši konverziju

metilentetrahidrofolata u

5'metiltetrahidrofolat koji je kosupstrat u

remetilaciji homocisteina u metionin. Oko

10% ljudske populacije nosi ovaj

polimorfizam u homozigotnoj formi što se

ispoljava kao smanjen kapacitet enzima sa

asociranim zdravstvenim poremećajima.

Razumijevanje prirodne (očekivane)

varijacije u nivou enzima, jako je važno za

otkrivanje mogućeg uzroka insuficijencije

određenih nutrijenata ili procesa – što se u

gore pomenutom slučaju prepoznaje kao „s

manjkom folata asocirana homocisteinemija

i homocisteinurija“ i određivanje

(povećanje) sigurne preporučene dnevne

količina folata koja bi obuhvatila i osobe sa

smanjenom efikasnošću odgovornog

enzima.

Bilten, 8 2019


Piramida zdrave ishrane (slika 1) je

temeljni pristup u savremenom

nutricionizmu, no i dalje podrazumijeva

jedan isti princip za sve. Ako uzmemo u

obzir novija molekularno-epidemiološka i

genetička istraživanja, vidjećemo kako se na

svakom nivou preporučenog zdravog

životnog stila nalaze mogući faktori

neadekvatnosti opšteg pristupa, tj. dokazi za

uvođenje dodatnog, personaliziranog

pristupa zdravoj ishrani.

Slika 1: Prema Piramidi zdrave ishrane, Tanjir zdrave ishrane sastavila je grupa stručnjaka nutricionista iz Škole javnog zdravstva Univerziteta Harvard i urednika zdravstvenih publikacija pri Harvardu, kako bi služio kao vodič za pripremu zdravih, balansiranih obroka – kako onih na tanjiru, tako i onih spakovanih za ručak izvan kuće.

Redovna fizička aktivnost i kontrola tjelesne

mase

Efekti redovne i programirane fizičke

aktivnosti uz kontrolu ishrane su pod

uticajem nekoliko gena koji su vezani za

pojavu gojaznosti. Jedan od njih je FTO, čije

specifične alelne varijante određuju količinu

unosa hrane odnosno osjećaja sitosti kod

pojedinaca, a pogotovo kod djece. Nosioci

„susceptibilnog“ genotipa sa ishranom

2019 Bilten, 8


bogatom mastima, crvenim mesom i

mliječnim proizvodima imaju veći rizik za

gojaznost od osoba koji nisu nosioci istog

genotipa. Ovu biološku predispoziciju

moguće je kontrolisati personaliziranim

pristupom u ishrani i povećanom i

redovnom fizičkom aktivnošću.

Selektivni unos masti

Kada je u pitanju efekat masti na

zdravlje pojedinca, puno je važnija

koncentracija mastnoća u plazmi, nego

količina unesenih masti. Određene varijante

gena PPARA, PPARG i nekih drugih, značajno

utiču na transport i iskoristivost masti u

tijelu.

Selektivni unos ugljikohidrata

Brojne studije su se bavile

istraživanjem biološke veze između

pojedinih gena uključenih u metabolizam

ugljikohidrata i gojaznosti, pa čak i

određenim oblicima dijabetesa. Na taj način

je uočeno npr., da povećan unos cjelovitih

žitarica može imati pozitivan učinak na

opojavu dijabetesa i to preko interakcije sa

određenim transkripcionim faktorom koji

ima važnu ulogu u metabolizmu

ugljikohidrata.

Povećan unos voća i povrća

Dnevni unos voća i povrća, a pogotovo

zelenolisnog povrća i narandži smatra se

važnim segmentom piramide zdrave

ishrane. Zeleno listasto povrće iz porodice

krstašica (Cruciferae) sadrži veoma važne

nutraceutike tipa glukozinolata koji imaju

dokazan učinak u prevenciji hroničnih

bolesti, te na pojavu i razvoj raka. Pomenuti

glukozinolati prirodno povećavaju ekspresiju

gena GSTM1 koji je važan u detoksikaciji

elektrofilnih tvari koje imaju negativni uticaj

na zdravlje. Međutim, ovaj mehanizam ne

postoji ako osoba ima mutaciju u GSTM1

genu, tj. nema produkcije enzima koji će

vršiti detoksikaciju ni u najpovoljnijim

uslovima ishrane. Kada je u pitanju

utilizacija beta-karotena iz narandži, ona

direktno ovisi ne o količini unosa narandži,

nego o polimorfizmu i aktivnosti beta-

karoten 15,15' monooksigenaze tipa 1.

Kontrolisani unos crvenog mesa i mliječnih

proizvoda

Ove namirnice su glavni izvor zasićenih

masnoća, koje su najnepoželjniji oblik masti

u Piramidi zdrave ishrane. U jednoj od

najopsežnijih molekularno-epidemioloških

studija u SAD, pokazano je da samo tri

faktora u kombinaciji: prekomjerni unos

zasićenih masti, pol i određeni genotip

TCF72L (transkripcioni faktor koji ima važnu

ulogu u metabolizmu ugljikohidrata) u

potpunosti definišu rizik za nastanak

metaboličkog sindroma. Drugi neželjeni

efekat prekomjernog unosa crvenog mesa je

potencijalno opterećenje željezom, koja kod

osoba sa hemohromatozom (mutacija u HFE

genu koja nosi predispoziciju za akumulaciju

željeza u tkivima) može uzrokovati ozbiljne

zdravstvene probleme kao što su ciroza

jetre ili kardiomiopatija.

Orašasti plodovi, mahunarke, meso riba i

peradi kao preferencijalni izvor proteina

Glavni razlog za korištenje ovih izvora

proteina u zdravoj ishrani jeste vrsta lipida

Bilten, 8 2019


koji ulaze u njihov sastav. Poznati su brojni

pozitivni učinci ribljeg ulja na aktivnost

protektivnih gena i povećanje otpornosti na

rane i hronične degenerativne

kardiovaskularne promjene.

Dodaci ishrani

Poseban oprez kod ove preporuke za

suplementaciju jesu polimorfizmi u genima

koji kontrolišu ćelijsko vezivanje i transport

kalcijuma. U slučaju prisustva nepovoljnih

polimorfizama u tim genima, koji su

relativno česti u ljudskoj populaciji,

povećava se rizik za povećanje serumskog

kalcijuma i kalciurije, koji konsekventno

vode povećanju kardiovaskularnog rizika.

Populacijsko-genetičke studije ukazuju na

veliku varijabilnost ljudi po pitanju

osjetljivosti na soli. Dok kod većine ljudi,

smanjenje soli ima pozitivan efekat na

redukciju ukupnog rizika za

kardiovaskularne poremećaje, kod nekih

ljudi doprinosi poremećaju renin-

angiotenzin-aldosteronskog sistema

ekskrecije.

Multivitaminski preprati obično imaju

katalizatorsku ulogu na metaboličke procese

općenito. No, ipak treba biti svjestan

bioloških ograničenja njihove primjene.

Redovna konzumacija multivitamina ne

garantuje apsolutnu kontrolu određenog

metaboličkog procesa, pa tako kod

konzumacije multivitamina, nije baš jasno

na koji metabolički proces se cilja i s kojim

efektom. Rijetki su nutricionistički

informativni primjeri suplementacije kao u

slučaju folata kod osoba koji imaju

homozigotnu promjenu na MTHFR genu u

odnosu na ishodišni genotip. Metabolizam

folata je pod uticajem dodatnih

metaboličkih puteva, tako da i neki drugi

nutrijenti mogu imati aditivne efekte, pa je

precizno određivanje konačne doze folata

otežano iz tog razloga.

Za savremeni nutricionizam s aspekta

nutrigenetike, posebno je zanimljiva

interakcija između dva ili više nutrijenata,

npr. mikronutrijenata i prometa lipida

(masti) gdje se istovrmenim unosom

odabranih kombinacija i na molekularno-

biološkom profilu može uočiti njihova

sinergija. S tog aspekta su posebno važni

minerali kao esencijalni mikronutrijenti, koji

obično vrše funkciju kofaktora za efikasnost

ključnih metaboličkih enzima. Otežavajuća

činjenica je da je raspon efektivne doze

minerala veoma uzak, čime se kod

nekontrolisane konzumacije često dešava ili

insuficijencija (koncentracija manja od

efektivne doze) ili toksični efekat

(koncentracija veća od efektivne doze).

Primjeri su klacijum, selen i cink. Za svaki od

njih postoji čitav spektar genskih

polimorfizama koji mogu utjecati na njihov

raspon efektivne doze. Selen npr. ulazi u

sastav enzimskog kompleksa glutation

peroksidaze koji ima ključnu ulogu u

eliminaciji slobodnih radikala i zaštiti od

oksidativnog stresa. Ukoliko postoji manjak

selena u ishrani, ekspresija i konsekventno

njegova funkcionalnost se smanjuju. U

globalnoj ljudskoj populaciji česti su

polimorfizmi, tj. varijacije u genima za

pojedine izoforme glutation peroksidaza

tipa 1, 3 i 4 koje različito reaguju na nivo

selena. Zbog toga neadekvatne količine

2019 Bilten, 8


selena u suplementaciji mogu imati trojak

učinak – nikakav, koristan ili ček, štetan.

Postoje i slični dokazi za cink i druge

minerale.

Konzumacija alkohola, prema piramidi

zdrave ishrane, treba biti nikakva do vrlo

umjerena. Kod određenih genotipova kao

npr. ranije pomenuti MTHFR homozigot kod

kojeg postoji poremećaj metabolizma folata

i ima povećanu potrebu za suplementaciju

folnom kiselinom. Ukoliko konzumiraju

alkohol, ove osobe bi trebale značajno

povećati dozu suplementacije sa folnom

kiselinom.

Budućnost nauke o ishrani leži u

činjenici da je neophodan personalizirani

pristup ishrani, što uz rastuću raspoloživost i

dostupnost genomskih, proteomskih i

metabolomičkih analiza predstavlja realan

cilj. Ovim profiliranjem biće moguće na

egzaktan način utvrditi povezanost

određenog prehrambenog režima na

metaboličke procese i gene koji ih

kontrolišu, a onda personaliziranim

programom ishrane uticati na te odnose i

ciljano kompenzirati urođene nedostatke i

disfunkcionalnosti metabolizma. Tu svakako

ne treba zanemariti značaj crijevnog

mikrobioma u opskrbi domaćina sa

vrijednim nutraceuticima, provitaminima

(prdukcija biotina) i dijagnostici i prognostici

gastroitestinalnih poremećaja i njihovog

liječenja pomoću probiotskih mješavina.

Literatura

Chan, M., Kelly, J., Tapsell, L. (2017) Dietary Modeling of Foods for Advanced CKD Based on General Healthy Eating Guidelines: What Should Be on the Plate? Am J Kidney Dis., 69(3): 436-450.

Ferguson, L.R., De Caterina, R., Görman, U., Allayee, H., Kohlmeier, M., Prasad, C., Choi, M.S., Curi, R., de Luis, D.A., Gil, Á., Kang, J.X., Martin, R.L., Milagro, F.I., Nicoletti, C.F., Nonino, C.B., Ordovas, J.M., Parslow, V.R., Portillo, M.P., Santos, J.L., Serhan, C.N., Simopoulos, A.P., Velázquez-Arellano, A., Zulet, M.A., Martinez, J.A. (2016) Guide and Position of the International Society of Nutrigenetics/Nutrigenomics on Personalised Nutrition: Part 1 - Fields of Precision Nutrition. J Nutrigenet Nutrigenomics, 9(1): 12-27.

Kang, J.X. (2013) Gut microbiota and personalized nutrition. J Nutrigenet Nutrigenomics, 6(2): I-II. doi: 10.1159/000353144.

Simopoulos, A.P. (2010) Nutrigenetics/Nutrigenomics. Annu Rev Public Health, 31: 53-68.

Bilten, 8 2019


Agouti miševi – model za epigenetička istraživanja

Prof. dr. Sanin Haverić, naučni savjetnik

Agouti gen

Agouti gen kodira sintezu malog

proteina koji kontroliše količinu i distribuciju

eumelanina i feomelanina u koži i krznu

sisara.

Mišji agouti gen je lociran na

hromosomu 2 i kodira protein građen od

131 amino kiseline. Agouti protein je snažan

kompetitivni antagonist ili inverzni agonist u

odnosu na α-melanocitni stimulirajući

hormon (melanokortin) kojeg proizvodi

hipofiza. α-melanocitni stimulirajući hormon

se regularno veže za melanokortin 1

receptor (MC1R), koji je poznat i kao

melanocitno-stimulirajući hormonski

receptor, melanin-aktivirajući peptidni

receptor ili melanotropin receptor, a

smješten je na plazma membrani

melanocita. Aktivacijom MC1R α-

melanocitnim stimulirajućim hormonom

proizvodi se tamni (crni ili smeđi)

eumelanin. Međutim ukoliko se MC1R

aktivira agouti proteinom, takva aktivacija

rezultira proizvodnjom svijetlog (žutog ili

crvenog) feomelanina. Transkripcija divljeg

tipa agouti gena kod miševa normalno se

odvija samo u koži, gdje kodira parakrino-

signalizirajuću molekulu koja promovira

proizvodnju žutog feomelanina umjesto

crnog eumelanina u folikularnim

melanocitima. Njegova nestabilna,

isprekidana ekspresija u folikulima tokom

specifičnih stadija rasta dlaka uzrokuje

subapikalne žute pruge na svakoj dlaci što

ima za posljedicu prošaranu smeđu

(originalnu agouti) boju krzna kod miševa

divljeg tipa agouti soja (Wang i Majzoub,

2011).

Agouti gen čovjeka je 85% identičan

mišjem ali sa širom ekspresijom koja

uključuje adipozno tkivo, testise, ovarij, srce

te u nešto nižem nivou jetru i bubrege.

Humani homolog mišjeg agouti proteina je

agouti signalizirajući protein (ASIP), građen

od 132 amino kiseline, a kodira ga gen

smješten na q kraku hromosoma 20 (Wang i

Majzoub, 2011).

Mutacije u Agouti genu kod miševa

Odavno su poznate dvije mutacije u

agouti genu kod miševa. Iako obje mutacije

uzrokuju žutu obojenost mutantnih jedinki,

a ektopijska sistemska ekspresija mutiranih

gena uzrokuje i plejotropijske1 efekte:

hiperfagiju, hiperinzulinemiju,

hiperglikemiju i kancerogenezu, mehanizmi

nastanka ove dvije mutacije kao i njihovi

konačni efekti po jedinku se razlikuju.

Žuta letalna mutacija agouti gena

predstavlja prvu dokazanu embrijsku letalnu

mutaciju kod laboratorijskih miševa, a

1 Plejotropija je termin kojim se opisuje pojava da

jedan gen djeluje u više pravaca te utiče na formiranje dvije ili više osobina.

2019 Bilten, 8


opisana je 1903. godine. Mutirani alel se

označava kao agouti letalni žuti alel (Ay), a

posljedica je delecije segmenta od 170 kb. U

homozigotnom stanju (Ay/Ay) letalan je za

embrij i to u ranim fazama razvoja. U

heterozigotnom stanju (Ay/a), dominantni

Ay alel uzrokuje žuto krzno te gojaznost

povezanu sa hiperfagijom,

hiperinzulinemijom i hiperglikemijom, kao i

povećanu vjerovatnoću oboljevanja od

tumora – naročito epitelnih i mezenhimalnih

(Barsh, 2001).

Agouti vijabilni žuti alel (Avy) prvi put

je opisan 1962. godine (Dickies, 1962). Ovaj

mutirani alel je posljedica insercije IAP

transpozona2 u blizini transkripcijske startne

pozicije agouti gena, a prepisuje se u

produženu mRNK te sintetizira konstitucijski

aktivan protein uzrokujući žutu obojenost

krzna, gojaznost povezanu sa hiperfagijom,

hiperinzulinemijom i hiperglikemijom, kao i

povećanu susceptibilnost za kancerogenezu

(Jirtle, 2013). Gojaznost je posljedica

deregulacije apetita uzrokovane aktivacijom

melanokortinskih MC3R i MC4R receptora

sa agouti proteinom. Ovi receptori se

normalno aktiviraju agouti-sličnim

proteinima (Agouti Related Protein - AGRP)

koji su odgovorni za stimulaciju apetita i

usporavanje metabolizma preko

hipotalamusa. Međutim agouti protein u

slučajevima njegove konstitucijske

ekspresije, svojim agonističkim djelovanjem,

također može aktivirati ove receptore i na

2 Intracisternal A-particle (IAP) sekvence su

umjereno ponavljajući transpozabilni elementi blisko povezani sa retrovirusima, ima ih približno 1000 kopija u genomu miša (Barbot et al. 2002)

taj način uticati na povećanje apetita,

usporenje metabolizma i pojavu gojaznosti.

Dodatno, agouti može povećati gojaznost

jer djeluje i kao antagonista za αMSH na

MC4R koji inače inhibira signale za apetit.

Povećana vjerovatnoća oboljevanja od

tumora, prvenstveno epitelnih i

mezinhimalnih posljedica je povećanog

mitotskog indeksa u ovim tkivima

povezanog sa mutacijom u agouti genu

(Wang i Majzoub, 2011).

Epigenetički uticaj na fenotip i zdravlje

agouti žutih miševa

Jedno od najznačajnijih otkrića uloge

epigenetike u razvoju organizma i pojavi

bolesti, objavili su Waterland i Jirtle 2003.

godine. Oni su u svom istraživanju koristili

agouti miševe koji u svom genomu imaju

mutirani agouti gen koji ih čini žutim te

gojaznim i visoko susceptibilnim za razvoj

dijebetesa i određenih tipova kancera.

Hraneći gravidne agouti ženke, hranom

bogatom metilnim grupama, dokazali su da

proces metilacije uzrokuje utišavanje agouti

gena te dobijanje potomstva smeđe boje

(divlji tip) koje nije podložno gojaznosti i

bolestima (slika 1).

Iako je odavno poznato da metilacija

predstavlja jedan od osnovnih epigenetičkih

mehanizama, ovo istraživanje je prvo kojim

je praktično dokazan uticaj ishrane na

ekspresiju gena uključenih u determinaciju

osobina fenotipa i zdravlje. Interesantno je

da između između žutih (gojaznih, sklonih

bolestima) i smeđih (normalno razvijenih,

zdravih) agouti miševa nema razlika u

strukturi DNK. Sve jedinke, koliko god

Bilten, 8 2019


izgledale različito, zapravo su genetički

identični klonovi jer pripadaju „inbred“ soju,

a sve razlike u fenotipu i zdravlju, posljedica

su vezanja male metilne grupe za agouti gen

Slika 1: Prikaz eksperimenta kojim je dokazan epigenetički uticaj na fenotip i zdravlje miševa

Ovakvi aleli, čija je ekspresija u

genetički identičnim individuama varijabilna

zbog epigenetičkih modifikacija utvrđenih u

ranim stadijima razvoja, a naročito su

osjetljivi na okolišne uticaje, nazivaju se

metastabilnim epialelima. Metastabilni

epialeli su do sada najviše istraživani na

mišjim modelima, a najpoznatiji je agouti

vijabilni žuti (Avy) metastabilni epialel.

Slični efekti kao sa metilnim grupama

obogaćenom ishranom, kod agouti žutih

miševa postignuti su i izlaganjem gravidnih

ženki genisteinu3. Dokazano je da genistein

također povećava Avy metilaciju i time

uzrokuje promjenu žutog fenotipa agouti

miševa u smeđi (pseudoagouti) fenotip

3 Genistein je sojin fitoestrogen, od ranije poznat kao

inhibitor angiogeneze i antioksidans. Spada u skupinu izoflavona. Prvobitno je izolovan iz biljke Genista tinctoria, po kojoj je i dobio ime. U organizmu životinja i čovjeka reaguje sa estrogenim receptorima i djeluje slično estrogenu. Najpoznatiji efekat genisteina je inhibicija tirozin kinaze, uglavnom preko receptora za epidermalni faktor rasta (Epidermal Growth Factor Receptor - EGFR).

2019 Bilten, 8


(Dolinoy, 2006). Također, kod žutih

vijabilnih agouti miševa su potvrđeni i

metilirajući efekti prehrambenih dodataka

kao što su folna kiselina, vitamin B12, holin i

betain, na Avy lokusu, što sugerira da su

mogući i neželjeni epigenetički efekti

prehrambenih dodataka kod ljudi, unatoč

dosadašnjem raširenom mišljenju o

njihovim isključivo pozitivnim efektima

(Waterland i Jirtle, 2003).

Recentna istraživanja epigenetičkih

modulacija ekspresije metastabilnih epialela

na mišjim modelima koreliraju sa

istraživanjima efekata epigenetičkih

modifikacija na zdravlje i pretilost kod ljudi.

S obzirom na dosadašnje rezultate kao i

obećavajući ubrzan razvoj epigenomike i

epigenetike, može se očekivati značajan

napredak u oblasti epigenetičkih istraživanja

okolišnih uticaja na fenotip i zdravlje ljudi.

Literatura

Barsh, G.S. (2001) Agouti. In: Encyclopedia of Genetics. Brenner, S. i Miller J.H. (Eds.) Academic Press.

Dickies, M.M. (1962) A new viable yellow mutation in the house mouse. J. Hered., 53(2): 84-86.

Dolinoy, D.C., Weidman, J.R., Waterland, R.A. et al. (2006) Maternal genistein alters coat color and

protects Avy mouse offspring from obesity by modifying the fetal epigenome. Environ. Health Perspect.

114(4): 567-572.

Dolinoy, D.C., Das, R., Weidman, J.R., Jirtle, R.L. (2007) Metastable Epialleles, Imprinting, and the Fetal

Origins of Adult Diseases. Pediatric Research, 61: 30-37.

Jirtle RL. (2013) Epigenetics - How Genes and Environment Interact. In: Environmental Epigenomics in

Health and Disease - Epigenetics and Disease Origins. Jirtle RL, Tyson FL (Eds.), Springer-Verlag,

Heidelberg, Germany.

Wang, O., Majzoub, J.A. (2011) Adrenocorticotropin. In: The Pituitary (Third Edition). Melmed S (Ed.),

Academic Press.

Waterland, R.A., Jirtle, R.L. (2003) Transposable elements - Targets for early nutritional effects on

epigenetic gene regulation. Mol Cell Biol, 23(15): 5293-5300.

https://www.sciencedirect.com/referencework/9780122270802

https://www.nature.com/articles/pr2007128#auth-1




https://www.sciencedirect.com/book/9780123809261

Bilten, 8 2019


Vještačka neuronska mreža i njena

primjena u biologiji

Mr. Abdurahim Kalajdžić, viši stručni saradnik

Prof. dr. Naris Pojskić, naučni savjetnik

Simulacijske studije u biologiji igraju

ogromnu ulogu u boljem razumijevanju

utjecaja različitih evolucijskih i demografskih

scenarija na genetičku varijaciju, kao i

procjenjivanju i dizajniranju analitičkih

metoda. Generalno postoje tri specifične

simulacijske metode: koalescentni pristup

(backward-in-time), forward-in-time i

resampling metoda. Trenutno postoji niz

softverskih paketa za vršenje predikcije

genetičkih podataka. Ovi paketi su

dizajnirani sa različitim modelirajućim

karakteristikama pa imaju i različite

primjene (Yuan et al., 2012).

Međutim, u posljednje vrijeme sve

veću primjenu u obradi i predikciji bioloških

podataka imaju vještačke neuronske mreže.

Sama primjena vještačke neuronske mreže u

biologiji predstavlja jedno od

najinteresantnijih oblasti u okviru simulacije

i predikcije različitih tipova podataka.

Tehnike „machine learning-a“ i „deep-

learning-a“ su rapidno napredovale

početkom 21. stoljeća i danas predstavljaju

nezaobilaznu tehniku u raznim poljima.

Algoritmi ove tehnike koriste specifične

podatke u cilju otkrivanja određenih

obrazaca, izgradnje određenih modela, kao i

pravljenja predikcije bazirane na najboljem

mogućem modelu. Neki od osnovnih

aspekata primjene ove tehnike u

bioinformatici dati su na slici 1 (Min et al.,

2016).

2019 Bilten, 8


Slika 1: Aplikacija „deep learning“ metodologije u bioinformatičkom istraživanju

(Min et al., 2016)

McCulloch i Pitts 1943. godine su

modelirali neuron kao prekidač koji prima

ulazne podatke iz drugih neurona pri čemu

on može biti aktiviran ili inaktiviran u

ovisnosti na totalnu količinu podataka.

Težina podataka zapravo korespondira

jačinu sinapse između dvije nervne ćelije.

Upravo te težine mogu biti aktivirajuće i

inhibitorne. Upravo ovakav mehanizam je

insipirisao neuropsihologa McCulloch-a i

logičara Pits-a da osmisle koncept vještačkih

neuronskih mreža. Ove mreže zapravo

podsjećaju na centralni nervni sistem, a

predstavljaju mreže povezanih neuronskih

kompjutirajućih elemenata koji imaju

sposobnost reagovanja na ulazne stimuluse i

procesa adaptacije. Korištenjem algoritama

koji oponašaju realne procese u neuronima,

sama mreža se može naučiti rješavanju

određenog problema. Modelni neuron

zapravo prima ulazne podatke od eksternih

izvora, determinira vrijednost svakog

podatka i sabira ih. Ako je totalna vrijednost

ulaznih podataka iznad granične vrijednosti,

izlazni podatak je jedan, a ako nije onda je

nula (Krogh, 2008).

Neuronske mreže sa jednim slojem su

najednostavnije mreže koje se sastoje od

samo jednog neurona. Sa druge strane

vještačke neuronske mreže sa više slojeva

Bilten, 8 2019


imaju mnogo više primjena, a ujedno

predstavljaju i generalne okvire za

predstavljanje nelinearnih funkcijskih

mapiranja. Prvi sloj čvorova označava se kao

ulazni, a posljednji sloj kao izlazni. Slojevi

između ova dva označeni su kao skriveni

slojevi. Upravo slika 2 prikazuje primjer

vještačke neuronske mreže sa višestrukim

slojevima. Broj ulaznih i izlaznih parametara

determiniše broj čvorova u ulaznom i

izlaznom sloju. Međutim, broj neurona u

skrivenom sloju je varijabilan i ovisi o

treniranju i validacijskom procesu. Upravo

ovaj skriveni sloj omogućava mreži proces

učenja kompleksnih informacija. Broj

skrivenih neurona je veoma značajan, jer

mali broj istih onemogućava pravilno

treniranje, a preveliki broj dovodi do

preuveličanog učenja (Krogh, 2008).

Slika 2: Višestruka vještačka neuronska mreža sa ulaznim, skrivenim i izlaznim slojem (Krogh, 2008)

Proces učenja uključuje obrasce

prepoznavanja i obrasce treniranja. Obrasci

prepoznavanja su procesi klasificiranja

podataka, koji za cilj imaju detektovanja

mogućih odnosa između varijabli. Obrasci

treniranja pomažu neuronskim mrežama u

samom procesu adaptacije. U ovome

procesu mreža se trenira da identificira

ulazne obrasce i generira izlazne podatke

povezane sa izlaznim obrascem. Bitno je

spomenuti tri moguća načina učenja:

„supervised“ u kojem se mreži osigura tačan

izlaz za svaki ulazni obrazac; „unsupervised“

način ne zahtjeva tačan odgovor povezan sa

svakim ulaznim parametrom, već sama

mreža istražuje obrasce i korelaciju između

podataka, te ih klasificira u kategorije;

„hybrid“ predstavlja kombinaciju prethodna

dva učenja. Bitno je naglasiti još dva

prinicpa vezana za neuronske mreže, a to su

feed-forward i backpropagation. Prvi od ova

dva principa omogućava informaciji da

putuje u samo jednom pravcu od ulaza do

izlaza. Ovisnost izlaznih vrijednosti o

ulaznim vrijednostima je dosta kompleksan

mehanizam i uključuje niz determinacija

2019 Bilten, 8


težina. Međutim, ovo nije neophodno jer

postoje određeni problemi koji zahtjevaju

samo unošenje ulaznih parametara,

determinaciju težina i generiranje izlaznih

podataka. Input-output signal se uspostavlja

eksternim podešavanjem parametara.

Upravo to radi ovaj princip, koji se često

koristi u filtriranju podataka i jednostavnoj

klasifikaciji. Backpropagation algoritam je

zapravo generalizacija delta pravila koje se

koristi za treniranje višestrukih feed-forward

neuronskih mreža sa nelinearnim

jedinicama. Ova jednostavna gradijentna

metoda je dizajnirana da minimalizira

ukupnu grešku izlaznih parametara. Pošto je

inicijalna konfiguracija ANN-a arbitrarna vrlo

često se javljaju određene greške. U ovome

modelu sve te greške se provjeravaju

unatrag, od izlaznog do ulaznog sloja.

Ispravke u težinama se biraju tako da

minimaliziraju grešku između realnog i

željenog izlaza (Krogh, 2008).

Postoji specifična podjela vještačkih

neuronskih arhitektura u 4 osnovne grupe:

DNN (Deep Neural Networks), CNN

(Convolutional Neural Networks), RNN

(Recurrent Neural Networks) i emergentne

arhitekture. DNN se dosta često koristi u

predikciji proteinske strukture, kao i

regulaciji genske predikcije te analizi

microarray rezultata (Min et al., 2016).

Konvolucijske neuronske mreže (CNN) su

dizajnirane kako bi se procesuirali višestruki

tipovi podataka posebice 2D slike, a

direktno su inspirisane vizualnim korteksom

mozga (Libbrecht & Noble, 2015). Sa druge

strane rekurentne neuronske mreže su

dizajnirane kako bi obrađivale sekvencijske

informacije, a imaju strukturu sa cikličnom

konekcijom. Ovaj tip mreže se najčešće

koristi za procesuiranje i prevođenje raznih

jezika. Smatra se da kombinacijom CNN i

RNN mreža podaci dobiveni CT i MRI

skeniranjem će napokon moći biti

obrađivani u punom kapacitetu (Min et al.,

2016).

Jedna od glavnih prednosti ovog

pristupa jeste ta da ove mreže mogu na

osnovu trening podataka pronaći specifične

obrasce koji se dalje koriste za komparaciju

sa testnim podacima. Same neuronske

mreže su primjenljive u različitim granama

biologije i to ekologije, biohemije, genetike,

bioinformatike itd.

Vještačke neuronske mreže imaju

mogućnost primjene u različitim analizama

bioloških podataka. Tako su Nurul Amerah i

Afnizanfaizal (2017) primjenili istu u

klasifikaciji DNK sekvenci, tačniji

identifikacije genetičkog markera za kancer

jetre iz same DNK molekule hepatitis B

virusa. Upravo ova studija je dokazala da

neuronska mreža posjeduje više od 90%

tačnosti u treniranju samih setova podataka

u slučaju klasifikacije DNK sekvenci (Nurul

Amerah & Afnizanfaizal, 2017).

Drugi uspješan primjer primjene

vještačke neuronske mreže može biti i

studija Kang-a i saradnika iz 2017. godine.

Ovi naučnici su razvili neuronsku mrežu koja

se koristi za predikciju fenotipa iz

transkriptomskih podataka. Oni su zapravo

testirali sopstveni metod naspram raznih

regresija, vektorskih mašina i vještačkih

neuronskih mreža, te dokazali sposobnost

svoje metode u predikciji kliničkih ishoda u

Bilten, 8 2019


sklopu akutnog odbijanja bubrega prilikom

transplantacije, te odgovora na Infliximab

koji se prepisuje u slučaju ulceroznog

kolitisa (UK). Upravo su Kang i saradnici

(2017) baveći se ovim problemom razvili

ANN koji uočava značajnost interakcije gena

i njihovih regulatora, te su oni te značajnosti

predočili u vidu specifične arhitekture

klasifikatora. Njihov model poznat i kao

GRRANN (Gene Regulatory network-based

Regularized Artificial Neural Network) je

specifično razvijen za predikciju fenotipa na

osnovu podataka genske ekspresije (Kang et

al., 2017).

Aurelle i saradnici (1999) su primjenili

vještačku neuronsku mrežu na

mikrosatelitne podatke kako bi uspješno

razdvojili recentne i ancestralne populacije

te klasificirali genetički različite forme

recentnih potočnih pastrmki. U svojoj studiji

su koristili klasičnu feed-forward mrežu sa

jednim skrivenim slojem. Treniranje su vršili

koristeći back-propagation algoritam i

referente uzorke koji su predstavljeni kao

različiti genetički tipovi. Za testiranje

validnosti koristili su hold-out i leave-one-

out procedure. Rezultati samog učenja dali

su visoke vrijednosti kvalitetno klasificiranih

jedinki (do 95%), čime je potvrđena

mogućnost primjene vještačkih neuronskih

mreža u validaciji genetičkih podataka

(Aurelle et al., 1999).

Sve veća upotreba vještačke

neuronske mreže u biologiji je itekako

vidljiva, pri čemu je osnovni cilj isti, napraviti

predikciju na osnovu postojećih podataka.

Same neuronske mreže ne mogu dati

odgovor na sva pitanja, pa bi samim time

najbolji pristup bio kombinacija klasičnih i

savremenih bioinformatičkih analiza sa

dodatnom primjenom vještačke neuronske

mreže.

Literatura

Aurelle, D., Lek, S., Giraudel, J.L., Berrebi, P. (1999). Microsatellites and artificial neural networks: tools

for the discrimination between natural and hatchery brown trout (Salmo trutta, L.) in Atlantic

populations. Ecological Modelling, 120: 313-324.

Kang, T., Ding, W., Zhang, L., Ziemek, D., Zarringhalam, K. (2017). A biological network - based regularized

artificial neural network model for robust phenotype prediction from gene expression data. BMC

Bioinformatics, 18: 565-576.

Krogh, A. (2008). What are artifical neural networks? Computational BIOLOGY, 26(2), 195-197.

Libbrecht, M.W., Noble, W.S. (2015). Machine learning in genetics and genomics. Nat Rev Genet, 16(6):

321-332.

Min, S., Lee, B., Yoon, S. (2016). Deep learning in bioinformatics. Brief Bioinform, 18(5): 851-869.

Nurul Amerah, K., Afnizanfaizal, A. (2017). Classification of DNA Sequences Using Convolutional Neural

Network Approach. UTM Comp Proc, 2: 12-18.

Yuan, X., Miller, D.J., Zhang, J., Herrington, D., Wang, Y. (2012). An Overview of Population Genetic Data

Simulation. Journal of Computational Biology, 19(1): 42-54.

2019 Bilten, 8


Treći ciklus "Studentskih istraživačkih projekata" u Institutu za

genetičko inženjerstvo i biotehnologiju Univerziteta u Sarajevu Mr. Jasna Hanjalić, viša stručna saradnica

Program pod nazivom "Studentski

istraživački projekti" se već treću godinu

organizuje u Institutu za genetičko

inženjerstvo i biotehnologiju. Od velikog

broja zainteresovanih studenata, 18 ih je

imalo priliku sticati praktične vještine iz

oblasti molekularne biologije i genetike. U

nastavku možete pročitati utiske nekoliko

učesnika.

Laboratorija za citogenetiku i genotoksikologiju "Primjena alkalnog Comet eseja u genotoksikološkim istraživanjima" Mahira Mehanović

Tematika istraživačkog projekta je veoma interesantna jer omogućava procjenu DNK oštećenja putem gel elektroforeze pojedinačnih ćelija, odnosno Comet eseja. Projekat mi je pružio jedinstvenu priliku za profesionalno usavršavanje i razvoj laboratorijskih vještina. Moja iskustva su veoma pozitivna jer sam imala priliku da kroz samostalan ali i timski rad savladam nove tehnike i vještine koje ću i u budućnosti koristiti. Također, ono što je projekat učinilo posebnim jesu ugodna radna atmosfera, timski duh, fleksibilnost i susretljivost čitave laboratorije. Ovim putem želim ohrabriti naredne generacije studenata da se prijave na studentske istraživačke projekte jer će im učešće otvoriti nove prilike, stvoriti nova interesovanja i doprinijeti u razvoju praktičnih vještina.

Alen Džaferspahić

Razlog moje prijave je bila želja za usavršavanjem laboratorijskih vještina što je za mene kao studenta od velike važnosti. Uz pomoć mentora i kompletnog tima ove laboratorije, osim iznimnog praktičnog iskustva, stekao sam mnoga teoretska saznanja o temi koja me lično zanima i koju bih želio usavršavati u budućem obrazovanju. U opuštenoj i ugodnoj atmosferi sam stekao mnoga prijateljstva tokom trajanja projekta te kao učesnik mislim da sam svoju laboratorijsku vještinu podigao na višu razinu i zbog tog bih preporučio svim studentima da se prijave na ovaj i slične projekte u budućnosti. Iskoristite izvanrednu priliku za usavršavanje individualnog i grupnog rada uz ogromno praktično iskustvo.

Bilten, 8 2019


Irma Durmišević Veliko mi je zadovoljstvo što sam ovo

ljeto imala priliku da budem dio studentskih istraživačkih projekata. Sa sigurnošću mogu reći, da je ovo jedna divna prilika za svakog studenta. Prilika koju ne treba propustiti. Tokom ovog projekta proširila sam svoje znanje i usavršila laboratorijske vještine. Definitivno, sve naučeno, kako praktično tako i teoretsko znanje, mnogo će mi pomoći u nastavku mog obrazovanja i rada tijekom života. Pored svega, da bi postigli neki bolji uspjeh, važno je imati i dobar tim. To sigurno puno znači, a i sama sam imala priliku da se u to uvjerim. I htjela bih im se zahvaliti, kao i profesorima na nesebičnoj

podršci i znaju koje su nam prenijeli. I dragi studenti, prijavite se na iduće studentske projekte. Sigurno se nećete pokajati!

Laboratorija za molekularnu genetiku prirodnih resursa "DNK barkoding vrsta iz reda Trichoptera unutar hidrosistema zaštićenih područja Kantona

Sarajevo" Dalila Destanović

Na projekat sam se prijavila sa velikom željom da naučim nešto novo i da, prije svega, vidim kako izgleda stvarni rad u

laboratoriji. Kada sam tek počela, pomislila sam da laboratorijski rad nije za mene i da sam pogriješila što sam upisala studij genetike. Naš formalni obrazovni sistem

2019 Bilten, 8


definitivno ne priprema studente za realan rad u laboratoriji, iako nam omogućava dobru teorijsku podlogu. Nakon krakog vremena, moje početne nesigurnosti u sopstvenu sposobnost su nestale i, štaviše, rad u laboratoriji mi je bio jako zanimljiv. Realizatori projekta su uvijek bili tu da nam odgovore na sva pitanja i da nam pokažu svaki korak koji je bilo potrebno uraditi. Ostali studenti volonteri i ja smo stekli praktična znanja o prikupljanju, fiksiranju i pripremanju uzoraka za analizu, te o izolaciji DNK, elektroforezi i kvantifikaciji rezultata.

Projekti u vezi sa barkodingom su posebni, jer imaju ekološki aspekt i pored laboratorijskih vještina, studenti imaju priliku ići na terene i vidjeti kako izgleda taj dio posla. Također, za sam barkoding ključna je identifikacija biološke vrste uzorka što podiže svijest studenata o ograničenjima same genetike kao grane biologije, što smatram da je neophodno za formiranje realne slike o poslu genetičara. Ohrabrujem sve studente da se prijave na naredne projekte, jer je za mene ovo bilo jedno veoma korisno i lijepo iskustvo.

Laboratorija za GMO i biosigurnost hrane

"Ispitivanje utjecaja PGP bakterija na razvoj sjemena u uslovima abiotičkog stresa" Selma Behmen

Učestvovanje na studentskim projektima je za mene bilo jedno jako lijepo iskustvo, prije svega jer sam stekla nove laboratorijske vještine, a zatim jer sam sklopila različita poznanstva i razmijenila korisna iskustva i savjete. Ispitivali smo utjecaj teških metala, konkretno u našem slučaju bakra, na klijavost sjemena paradajza, u prisustvu PGP bakterija. Dobili smo značajne rezultate da bakterije ipak

iniciraju klijanje sjemena unatoč prisustvu bakra, i to kada se inokuliraju ravno na sjeme. Dobijeni rezultati su izuzetno aplikativni. Međutim, smatram, neovisno od teme projekta, da su studentski projekti jako korisni, osobito studentima genetike, za stjecanje osjećaja za rad u laboratoriji, kao i za preovladavanje straha kojeg svaki student posjeduje pri susretu sa laboratorijom i laboratorijskim materijalom.

Bilten, 8 2019


Laboratorija za humanu genetiku

"Varijacije broja ponavljanja u dijagnostici nasljednih poremećaja"

Lejla Čaluk i Tarik Ikanović

U okviru našeg projekta najveću pozornost smo stavili na autizam, odnosno na dva hromosomska regiona koja su u korelaciji s poremećajima iz spektra autizma, tačnije u pitanju su 16p11 i 15q13 regioni. Prilikom realizacije projekta savladali smo metode izolacije, kvantifikacije i detekcije DNK molekule koje su bile početni korak našeg istraživanja. Dalje, radili smo PCR metodu koja je svakako nezaobilazan korak u svakom istraživanju, te nam je veoma drago što smo imali priliku da istu uradimo sami. Akcenat

našeg laboratorijskog rada bio je na MLPA analizi koja je sastavni dio prilikom ispitivanja varijacija genoma, stoga smo sretni što smo u okviru ovog projekta uspjeli savladati i tu metodu ali i način same interpretacije rezultata. Svakako Studentski istraživački projekti su za nas bili jedno veliko i pozitivno iskustvo u okviru kojeg smo mi prije svega stekli nova poznanstva i nove prijatelje, ali i imali priliku da naučimo nešto novo i korisno, kao i da svoja znanja stečena na fakultetu primjenimo praktično i na taj način zaokružimo to znanje u jednu cjelinu.

2019 Bilten, 8


Primjena kolorimetrijskih testova u istraživanju citotoksičnosti

Mr. Maida Hadžić, viša stručna saradnica

U istraživanju bioaktivnosti različitih

prirodnih ili sintetičkih spojeva

kolorimetrijski testovi predstavljaju jedan od

najčešćih metoda izbora. Bazirani su na

mjerenju razlika u promjeni boje određene

solucije, što se u antitumorskim

istraživanjima in vitro pretežno odnosi na

promjenu boje medija nakon tretmana

tumorskih kultura testnim spojevima. Ovi

testovi su bazirani na ispitivanju ćelijske

metaboličke aktivnosti uz upotrebu

specifičnih boja i mogućnosti

spektrofotometrijske kvantifikacije na

različitim talasnim dužinama. Najveći broj

eseja kojima se procjenjuje utjecaj testiranih

agenasa na inhibiciju ćelijskog rasta bazirani

su na sposobnosti vijabilnih ćelija da

metaboliziraju određeni, kolorimetrijski

detektabilan reagens, a promjene u nijansi i

intenzitetu obojenja se najprije

spektrofotometrijski očitavaju, a potom se

odgovarajućim matematičkim kalkulacijama

utvrđuje stopa inhibicije ćelijskog rasta,

ćelijska senzitivnost, vijabilnost i

citotoksičnost. U istraživanjima na različitim

tumorskim linijama najčešće primjenjeni

kolorimetrijski testovi su: MTT, MTS, XTT,

WST-1, LDH, SRB, Alamar Blue, Neutral Red,

Crystal Violet i sl. (Cree 2011; Adan et al.

2016; Haverić et al. 2018).

U okviru projekta „Komparativna

analiza primjene kolorimetrijskih testova

citotoksičnosti u tumorskim ćelijskim

linijama” finansiranog od strane

Ministarstva za obrazovanje, nauku i mlade

Kantona Sarajevo za 2018. godinu,

istraživači Instituta za genetičko inženjerstvo

i biotehnologiju, Univerziteta u Sarajevu

imali su za cilj evaluirati efekte spojeva

različitog porijekla na odabranim zdravim i

tumorskim ćelijama u kulturi koristeći

kolorimetrijske testove: MTT, alamar-plavo i

kristal-ljubičasto. U istraživanju su testirani

spojevi prirodnog porijekla, (npr. ekstrakti

biljaka iz porodice Lamiaceae) kao i sintetski

spojevi (npr. halogenirani boroksin), koji

imaju primjenu u farmaciji, medicini i

industriji ili su u fazi intenzivnog istraživanja

sa izrazitim inhibitornim potencijalom na

neke tumorske linije. Odabrani spojevi su

testirani u različitim koncentracijama u

kulturama mononuklearnih ćelija periferne

krvi, a zatim i u tumorskim ćelijskim linijama

akutne mijeloidne leukemije čovjeka (UT-7),

mišje mijeloblastične leukemije NFS-60,

mišjeg melanoma (B16F10), melanoma

čovjeka (GR-M), i karcinoma mokraćnog

mjehura čovjeka (5637).

Bilten, 8 2019


Slika 1: Eksperiment sa alamar-plavo testom Slika 2: Eksperiment sa MTT testom

Rezultati projekta su opravdali

primjenu kolorimetrijskih testova u in vitro

istraživanjima, posebno kada je primarni cilj

bio utvrditi procenat citotoksičnosti ćelija u

kulturama nakon tretmana odabranim

spojevima. Originalni rezultati istraživanja

koja su provedena u okviru ovog projekta

biće prezentirani na Prvom kongresu

genetičara u BiH i Desetom kongresu

toksikologa Turske. Također, ovaj projekt je

omogućio i realizaciju 3 magistarska rada

studenata Drugog ciklusa studija i dijela

eksperimenta jedne doktorske disertacije na

Prirodno-matematičkom fakultetu

Univerziteta u Sarajevu.

Provedeno istraživanje će predstavljati

osnov za kreiranje budućih studija

citotoksičnosti što će imati poseban značaj u

istraživanjima koja kao modele koriste

različite vrste tumorskih ćelija u kulturama i

na taj način doprinose boljem poznavanju

bioaktivnosti testnih spojeva različitog

porijekla i namjene.

Literatura

Adan, A., Kiraz, Y., Baran, Y. (2016) Cell Proliferation and Cytotoxicity Assays. Current Pharmaceutical Biotechnology, 17(14): 1213-1221.

Cree, I.A. (ed.) (2011) Cancer Cell Culture: Methods and Protocols, 2nd Edition, Methods in Molecular Biology, vol. 731, Springer Science+Business Media, LLC.

Haverić, S., Haverić, A., Hadžić, M. (2018) Genotoksikologija. Univerzitet u Sarajevu - Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, Sarajevo.

bbiilltteenn - genubih · 2019. 10. 1. · medicinski fakultet, univerzitet u banjoj luci ... banja...

Documents