Neinvazivna brezkontaktna elektroporacija za učinkovito gensko terapijo (2021-2024) |
| Vodja: | prof. dr. Damijan Miklavčič, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko |
| Partner: | / |
| Financiranje: | ARRS – Javna agencija za raziskovalno dejavnost RS |
| Šifra: | N2-0198 |
Projekt financira Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (ARRS).
- Članica Univerze v Ljubljani
- Šifra
- N2-0198
- Naziv projekta
- Neinvazivna brezkontaktna elektroporacija za učinkovito gensko terapijo
- Obdobje
- 1.7.2021 - 30.6.2024
- Letni obseg
- 0,7 FTE
- Vodja
- Veda
- Tehnika - Sistemi in kibernetika
- Sodelujoče RO
- Vsebinski opis projekta
Genska terapija lahko reši najbolj kritična in najtežja zdravstvena vprašanja, vključno z hitro izdelavo in prilagoditvijo DNK in RNK cepiv proti SARS-CoV-2 ter redkimi izčrpavajočimi dednimi boleznimi. Nedavni uspehi v kliničnih študijah so povečali zanimanje za gensko terapij, vendar še vedno obstajajo omejitve, vključno s pomanjkanjem varnih in učinkovitih metod za dostavo genov v celice.
Medtem ko so virusni vektorji naravna izbira za dovajanje nukleinskih kislin v ciljne celice, je njihova uporaba omejena zaradi omejene zmogljivost prenos in pomislekov glede varnosti. Elektroporacija je ena najbolj obetavnih nevirusnih alternativ, vendar se sedanja konvencionalna elektroporacija opira na kontaktne in invazivne elektrode, ki povzročijo poškodbe tkiva, bolečino in neprijetne mišične kontrakcije. Primernost metode za klinično izvajanje je tako omejena tudi zaradi zahtevnega določanja klinično relevantnih koncentracij nukleinskih kislin, razvoj pa ovira nerazumevanje temeljnih mehanizmov.
Predlagani projekt emfDNA postavlja osnovo za razvoj nekontaktnega, nebolečega in neinvazivnega pristopa elektroporacije, ki obljublja premagovanje začrtanih pomanjkljivosti. Predlagani projekt emfDNA temelji na naših spodbudnih predhodnih rezultatih, ki kažejo uspešen genski elektroprenos, dosežen s pulznimi elektromagnetnimi polji, ki kljub temu, da inducirajo do tri velikostne razrede nižja električna polja kot pri klasični elektroporaciji, zagotavljajo permeabilizacijo celične membrane. Projekt emfDNA preučuje elektroporacijo z vidika njenih osnovnih elektromagnetnih, bioloških, biokemičnih in biofizikalnih mehanizmov in zagotavlja temeljno razumevanje, potrebno za teoretično utemeljitev in razvoj predlaganega pristopa dostavljanja genov. Z demonstracijo in vitro bo emfDNA zagotovila učinkovito dostavo nukleinskih kislin in s tem korenito spremenilo področje genske terapije.- Sestava projektne skupine
Link na SICRIS.
- Faze projekta in njihova realizacija
Projekt se bo izvajal v okviru nalog (T), organiziranih v delovnih sklopih (WP), in bo omogočil zagotavljanje končnih rezultatov (D), opisanih spodaj. Ves čas trajanja projekta bo posebna skrb namenjena širjenju rezultatov projekta znanstveni skupnosti po različnih komunikacijskih kanalih ter prepoznavanju in zaščiti intelektualne lastnine, če in kadar se bo to zdelo potrebno.
WP 1 – Mehanizmi permeabilizacije membrane nnEP in EP in vitro: Na podlagi zbranih teoretičnih dokazov in sedanjega razumevanja prenosa nukleinskih kislin skozi membrano se bomo najprej osredotočili na lipidno oksidacijo – permeabilizacija membrane kot verjeten mehanizem nnEP. To hipotezo bomo preizkusili in vitro na celicah (T1.1 in T1.2) in na ravninskih dvoslojih lipidov (T1.3). Rezultati iz WP1 bodo služili pri razvijanju membranskih prehodnih povečanj prevodnosti in modelih molekularnega transporta, razvitih v WP 3.
Mejniki:
M1: Potrditev hipoteze – oksidacija lipidov je odgovorna za večjo prepustnost membrane (12)
Rezultati:
D1.1: Parametri izpostavljenosti, ki vodijo do skladne permeabilizacije membrane za celice in vitro (12)
D1.2: Korelacija med trajanjem / obsegom prepustnosti membrane in stopnjo lipidne oksidacije (18)
D1.3: Spremembe električnih lastnosti lipidnega dvosloja zaradi lipidne oksidacije (12)WP 2 – Mehanizmi, ki povezujejo elektroporacijo, poškodbe tkiva, poškodbe / popravilo celic in celično smrt: Stres, poškodbe, popravilo celične membrane in celična smrt po nnEP (z uporabo parametrov nnEP, določenih v WP1) bodo raziskani in vitro (T2.1) z določanjem molekulskih vzorcev, povezanih z škodo (DAMP), se molekule sproščajo iz celic, izražanja genov, povezanih s stresom in celično smrtjo, ter drugih označevalcev različnih poti celične smrti (T2.2) Zmanjšanje vnetja in stresa na celicah bo osnova za trajno in visoko izražanje transgenov.
Mejniki:
M2: Potrditev zmanjšane poškodbe, celičnega stresa in izločanja DAMP v primerjavi s klasičnim EP (24)
Rezultati:
D2.1: Določanje sproščanja in transkripcije DAMP po nnEP v primerjavi s klasičnim EP (18)
D2.2: Določanje poti celične smrti zaradi nnEP v primerjavi s klasičnim EP (24)WP 3 – Vrednotenje transporta nukleinskih kislin in izražanja genov z nnEP in EP: Raziskali bomo učinkovitost nnEP pri uvajanju različnih NA v celice. Raziskave in vitro na različnih celicah in parametrih nnEP, opredeljenih v WP1 in WP2, bodo dale ustrezne odgovore glede premagovanja ugotovljenih ovir pri dostavi genov. V tem WP bomo količinsko opredelili vnos pDNA / RNA in izražanje genov, dosežen z nnEP, v različne celice v primerjavi s klasičnim EP glede na velikost in trajanje ekspresije transgena (T3.1). V okviru tega delovnega načrta bomo razvili tudi numerične modele za sisteme izpostavljenosti in vitro, da bomo primerjali izračune z eksperimentalnimi rezultati, pridobljenimi v WP1 in WP2, in tako potrdili numerične rezultate (T3.2).
Mejniki:
M3: Doseganje uspešne transfekcije različnih celic z nnEP in vitro z uporabo pDNA
Rezultati:
D3.1: Dozimetrija in vitro sistemov izpostavljenosti nnEP, uporabljenih v poskusih v WP1-2 (36)
D3.2: Identifikacija parametrov nnEP za doseganje genske transfekcije za različne celice in vitro (36)- Bibliografske reference
Link na SICRIS.
| Neinvazivna brezkontaktna elektroporacija za učinkovito gensko terapijo (2021-2024) |
| Vodja: | prof. dr. Damijan Miklavčič, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko |
| Partner: | / |
| Financiranje: | ARRS – Javna agencija za raziskovalno dejavnost RS |
| Šifra: | N2-0198 |