Eritrocitne membrane kot nano-nosilci za gensko terapijo za zdravljenje raka
ŠIFRA PROJEKTA: J4-50150
NASLOV PROJEKTA: Eritrocitne membrane kot nano-nosilci za gensko terapijo za zdravljenje raka
CENOVNI RAZRED: D
VODJA PROJEKTA: dr. Boštjan Markelc
NOSILNA RAZISKOVALNA ORGANIZACIJA: Institut “Jožef Stefan”
SODELUJOČA RAZISKOVALNA ORGANIZACIJA: Onkološki inštitut Ljubljana
TRAJANJE: 1.10.2023 – 30.9.2026
FINANCIRANJE: Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
POVZETEK
V tem projektu predlagamo nov koncept zdravljenja in diagnostike raka, ki temelji na večfunkcijskem biomimetičnem nano-sistemu, sestavljenem iz telesu lastnih celic kot dostavnega sistema za zdravila. Nanodelci ali druge aktivne komponente, preoblečene s celičnimi membranami, lahko delujejo kot avtogene celice in tako zagotovijo inherentno biokompatibilnost in povečajo čas cirkulacije v krvnem obtoku. Zato predlagamo uporabo membran rdečih krvnih celic (MRKC) dostavnega sistema za zdravila. Predlagani biomimetični sistem bo omogočil gensko terapijo tumorskih metastaz z vnosom siRNA za utišanje genov, fototermično terapijo in fluorescenčno slikanje. Da bi to uresničili, bodo RBCM vsebovale sledeče komponente:
1. siRNK za gensko terapijo za zdravljenje raka,
2. barvilo indocianin zeleno (ICG), ki omogoča oboje, fototermično terapijo in fluorescenčno slikanje
Ker so tumorji odvisni od angiogeneze, ima ciljanje endoglina, markerja endotelijskih celic, velik potencial pri zdravljenju trdnih tumorjev in tudi metastaz pri raku dojke in debelega črevesa. Določili bomo biorazdelitev in učinkovitost dostave genov in vivo. Sekvenčna organizacija projekta sledi končnemu cilju, to je predklinični potrditvi učinkovitosti teranostičnega sistema. Projekt je zasnovan tako, da bodo rezulati vseh delovnih sklopov pripeljali do končnega cilja, tj. razvoja predkliničnega teranostičnega sistema, ki bo omogočil gensko terapijo z enkapsulirano siRNA, fototermično terapijo za senzibilacijo tumorjev in fluorescenčno slikanje, njegova učinkovitost pa bo ocenjena in vivo. V prvem delu projekta bo poudarek na sintezi in ex vitro vrednotenju delovanja vsake aktivne komponente posebej pred pripravo končnega hibridnega sistema. Posebna naloga bo namenjena karakterizaciji membranskih nosilcev, tako da bomo določili sestavo teh membrane in jih primerjali s sestavo izvirne celične membrane, kar je ključno, če želimo zagotoviti varnost in dol čas cirkulacije predlaganih nosilcev. V drugem delu projekta se bodo izvajala in vitro testiranja na normalnih in rakavih celicah, da se oceni citotoksičnost in akumulacija vsake posamezne komponente in ICG/siRNA-MRKC. Na koncu bo ocenjena učinkovitost utišanja genov s siRNA. Na osnovi obsežnih poskusov in vitro, bodo zasnovane končni ICG/siRNA-MRKC nosilec, ki bo uporabljen za in vivo testiranje. Določili bomo bioporazdelitev in farmakokinetiko intravenozno injiciranih teranostičnih nanostruktur, ter njihov potencial za gensko terapijo. Podobna testiranja so že bila izvedena s sintetičnimi liposomi, vendar je predlagan nanosistem z biomimetičnimi RBCM popolna novost in predstavlja velik korak naprej na tem novo razvijajočem se področju biomimetične nanomedicine. Poleg tega bomo uporabili še fototermično terapijo kot dodatek genski terapiji za izboljšanje izida zdravljenja.