Projekti / Programi
Inovativni afinitetni sistem za ločevanje populacij krvnih celic
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.06.00 |
Biotehnika |
Biotehnologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T490 |
Tehnološke vede |
Biotehnologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.04 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Medicinska biotehnologija |
afinitetno ločevanje celic, s protitelesi funkcionaliziran filter, avtomatizacija, periferna kri, popkovnična kri, krvotvorne matične/predniške celice
Raziskovalci (25)
Organizacije (3)
Povzetek
Učinkovita in zanesljiva izolacija specifičnih celic iz kompleksnih, večkomponentnih bioloških vzorcev kot je kri, je predpogoj za mnoge analitične in preparativne metode in teste. Nedavni preboji, kot so nove ugotovitve, povezane z avtoimunskimi motnjami ali levkemijo, so zahtevali izolacije specifičnih tipov krvnih celic, natančneje podtipov mononuklearnih celic periferne krvi. Izolacija krvotvornih matičnih/predniških celic (KMPC) iz popkovnične krvi, afereze periferne krvi in kostnega mozga je prav tako izjemno zanimiva za znanstveno in medicinsko skupnost. Matične celice, vključno s KMPC, se že uporabljajo v celičnih terapijah.
Kljub več razvitim tehnikam je učinkovito in zanesljivo ločevanje različnih populacij celic iz krvi še vedno posebno zahtevno, tudi zaradi eritrocitov in krvne plazme. Sistemi, ki trenutno zagotavljajo visoko čistost in zanesljivost izolacije celic iz krvi, so dragi, delovno intenzivni (FACS) ali imajo nizek izkoristek in pretočnost (MACS). Prav tako zahtevajo predhodno označevanje celic s specifičnimi protitelesi, ki omogočajo izolacijo tarčnih celic. Po izolaciji je zato tarčna celična populacija fluorescentno ali magnetno označena, kar je lahko problem za nadaljnje aplikacije. Tehnike neodvisne od protiteles načeloma izolirajo neoznačene tarčne celice, vendar na uporabo večine močno vpliva velikost celic kar ne dopušča ločevanja celic podobnih velikosti, ki je pogosto potrebna. Pristopi, ki temeljijo na specifičnih materialih, pa so omejeni na posamezne tipe celic. V izogib tej nefleksibilnosti se lahko materiali funkcionalizirajo s široko paleto komplementarnih molekul- peptidov, aptamer ali protiteles, vendar je nato potrebno uporabiti specifične strategije sproščanja tarčnih celic.
Cilj predlaganega projekta je ustvariti inovativen sistem pasivnega ločevanja celic, ki bo omogočal enostavno in učinkovito izolacijo različnih populacij celic iz periferne in popkovne krvi z manj manipulacije, večjim izkoristkom in nižjimi stroški kot sedanji sistemi. Predlagani novi sistem temelji na najsodobnejši afinitetni ločitvi celic z uporabo filtra, ki združuje inertno sintetično tkanino, ki preprečuje nespecifično vezavo celic in specifična protitelesa za zajemanje ciljnih celic. Na koncu bomo zaključen filter integrirali v avtomatiziran sistem, s čimer bomo zmanjšali možnosti za človeške napake, omogočili večstopenjsko izolacijo celic, regulacijo delovanja in takojšnje spremljanje izkoristka izolacije.
Naš predlog nadgrajuje obstoječe rešitve za pasivno izolacijo celic na osnovi sintetičnih polimerov in jim z uporabo specifičnih protiteles doda prilagodljivost značilno za sisteme FACS in MACS. To bo omogočilo širok spekter izolacije različnih tipov celic iz periferne in popkovne krvi. Hkrati z imobilizacijo protiteles na nosilcu (filtru) pa ohrani eno od ključnih prednosti pasivnih sistemov za ločevanje celic- nespremenjene površinske lastnosti izoliranih celic.
Projekt je razdeljen na zaporedne delovne sklope in sklop, namenjen vodenju projekta, zaščiti intelektualne lastnine in razširjanju rezultatov. Dejavnosti, roki, mejniki in pričakovani rezultati za vse delovne sklope so opredeljeni, kot tudi potencialna tveganja in rešitve za obvladovanje tveganj. Pakete bodo vodili odlični raziskovalci iz ustreznih področij. Projektna ekipa iz treh sodelujočih inštitucij- Medicinske fakultete Maribor, Fakultete za kemijo in kemijsko tehnologijo Maribor in partnerja iz industrije Strip's zagotavlja vse potrebno strokovno znanje za uspešno izvedbo in dokončanje projekta. Na voljo je vsa potrebna oprema za izvedbo projekta. Projekt je s sredstvi, zagotovljenimi v okviru razpisa, popolnoma izvedljiv.
Predhodna študija izvedljivosti je že privedla do patentne prijave PTC/SI2018/050035.
Pomen za razvoj znanosti
Cilj projekta je izdelati inovativen sistem za pasivno ločevanje celic, ki bo omogočal enostavno in učinkovito izolacijo različnih populacij celic iz periferne in popkovnične krvi z manj manipulacije, pri večjem izkoristku in z nižjimi stroški kot obstoječi sistemi.
Predlagani novi sistem temelji na »state-of-the-art« afinitetnem ločevanju celic na filtru, ki predstavlja kombinacijo inertnih sintetičnih vlaken, ki preprečujejo nespecifično vezavo celic v filtru, in specifičnih protiteles za lovljenje tarčnih celic. Naš predlog nadgrajuje obstoječe rešitve za pasivno izolacijo celic iz krvi, ki temeljijo na sintetičnih polimerih in jim z uporabo specifičnih protiteles dodaja fleksibilnost značilno za FACS in MACS sisteme. Sistem tako združuje prednosti pasivnega ločevanja celic (nespremenjenost površinskih lastnosti izoliranih celic) in metod temelječih na specifični protitelesih (fleksibilnost).
Izgotovljen filter bomo na koncu integrirali v avtomatiziran sistem, ki bo omogočal večstopenjsko izolacijo celic, regulacijo delovanja (npr. pretok tekočin čez filter, nadzor temperature) in sprotno spremljanje izkoristka izolacije (celični števec). Integracija filtra v avtomatiziran sistem tudi znatno zmanjšuje možnost človeške napake.
Različne celične populacije, ki jih bo možno izolirati z novim sistemom bo v nadaljevanju možno uporabiti za natančno proučevanje prispevka posameznih populacij krvnih celic k kompleksnim boleznim kot tudi v razvoju celičnih terapij. Predvideni nižji stroški izolacij ob večjem izkoristku pomenijo tudi večjo cenovno dostopnost »downstream« aplikacij izoliranih celic za raziskovalne in terapevtske namene, kar je oboje izjemnega pomena.
Naša rešitev ima velik inovacijski potencial v svetovnem merilu- možna je prijava dveh patentov (filter, avtomatiziran sistem). Zanimivost projekta za industrijo je že izkazana s pripravljenostjo partnerja iz gospodarstva za sofinanciranje in aktivno sodelovanje v razvoju.
Pomen za razvoj Slovenije
Implementacija projekta bo omogočila novo zaposlovanje visoko usposobljenih raziskovalcev tako v javnem kot v privatnem-gospodarskem sektorju v vzhodni kohezijski regiji. Uspešnemu zaključku projekta bosta sledila industrijski razvoj in komercializacija, ki bosta neposredno vplivala na povečanje prihodkov iz tržne dejavnosti na strani sodelujočega javnega zavoda in prodaje na strani podjetja. Poleg neposrednih finančnih učinkov bo projekt utrdil položaj Univerze v Mariboru kot razvojnega partnerja za gospodarstvo in podjetja Strip's kot razvojnega in proizvodnega partnerja na področju medicinskih naprav ter mu omogočil dobro pozicioniranje na ciljnih trgih. Prav tako bo projekt omogočil razvoj in izdelavo izdelkov z veliko dodano vrednostjo.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
