
Sukces naukowców UMW
Naukowcy z Katedry Biologii Molekularnej i Komórkowej od lat współpracują z Państwowym Instytutem Badawczym Centrum Medycyny Innowacyjnej (Wilno, Litwa). Ta współpraca procentuje - właśnie realizują cztery, kluczowe projekty.
1. „Opracowanie synergistycznych metod dostarczania genów opartych na nanoelektroporacji”
Nr grantu: S-PD-24-5, Rada Naukowa Litwy, 2024-02-01 – 2026-01-31. Kierownik projektu: Prof. Vitalij Novickij, stanowisko podoktorskie: dr Anna Szewczyk, Państwowy Instytut Badawczy Centrum Medycyny Innowacyjnej.
Elektroporacja to jedna z najbardziej rozwiniętych metod nie-wirusowego dostarczania genów, w której wykorzystuje się impulsy elektryczne w zakresie mikro- i milisekundowym. W tym projekcie po raz pierwszy zostaną określone parametry elektrotransferu dla impulsów nanosekundowych oraz zoptymalizowane w kontekście dostarczania dużych plazmidów. Dodatkowo zbadane zostanie zjawisko anulowania efektów bipolarnych impulsów nanosekundowych w celu przeprowadzania efektywnego transferu genów. Planowane jest opracowanie optymalnych protokołów oraz synergicznych metod dla nanoimpulsowej genoterapii, uwzględniając skład buforu i przewodność, które są kluczowe w zakresie supra-elektroporacji. Nowo opracowane protokoły EP zostaną porównane z impulsami unipolarnymi oraz istniejącymi sekwencjami mikro- i milisekundowymi. Zastosowanie nanoimpulsów pozwoli na minimalizację stresu oksydacyjnego, przy jednoczesnym zachowaniu żywotności komórek i wysokiej efektywności transfekcji, co jest istotne w aplikacjach in vivo i klinicznych, takich jak np. szczepionki genowe.
2. „Ultrawysokoczęstotliwościowa elektrochemioterapia oparta na wzmocnieniu pola elektrycznego w nanoskali i redukcji impedancji: pierwsza walidacja in vivo”
Nr grantu: S-MIP-24-74, Rada Naukowa Litwy, 2024-09-01 – 2027-08-30. Kierownik projektu: Prof. Julita Kulbacka, Państwowy Instytut Badawczy Centrum Medycyny Innowacyjnej.
Elektrochemioterapia (ECT) to uznana metoda leczenia nowotworów, polegająca na czasowym zwiększaniu przepuszczalności błony komórkowej w polu elektrycznym (elektroporacja), umożliwiając lokalne dostarczanie leków. Jednym z głównych ograniczeń ECT jest niejednorodność rozkładu pola elektrycznego w guzie, co prowadzi do jego odrastania, szczególnie przy zastosowaniu elektrod nieinwazyjnych (ze względu na heterogeniczność skóry i guza). W tym projekcie połączymy metodę kompresji impulsów w serie o częstotliwości rzędu MHz, aby zredukować impedancję i skutki heterogeniczności tkanek, oraz lokalnie wzmocnimy pole elektryczne w guzie przy użyciu nanocząsteczek (Au, FeO lub Pt). Planowane jest zoptymalizowanie nanocząsteczek pod kątem rozmiaru, potencjału Z, stężenia oraz stosunku NPs do leku. Metodologia zostanie zweryfikowana in vivo (model zwierzęcy), a ostatecznie przedstawione zostaną rekomendacje do dalszych badań. Celem projektu jest znacząca poprawa nieinwazyjnej ECT poprzez zminimalizowanie wpływu niejednorodności tkankowej i zwiększenie liczby pełnych remisji.
3. „Nowej generacji nano-elektrochemioterapia z wykorzystaniem asymetrycznych sekwencji impulsów nanosekundowych: walidacja in vivo”
Nr grantu: S-PD-24-124, Rada Naukowa Litwy, 2024-11-01 – 2026-10-31. Kierownik projektu: Prof. Julita Kulbacka, stanowisko podoktorskie: dr Veronika Malyško-Ptašinskė, Państwowy Instytut Badawczy Centrum Medycyny Innowacyjnej.
Projekt koncentruje się na walidacji in vivo zjawiska anulowania elektroporacji oraz jego minimalizacji poprzez zastosowanie opóźnienia między poszczególnymi fazami impulsów o wysokiej częstotliwości (>MHz) w kontekście nano-ECT. W ramach projektu zostanie opracowany model polaryzacji błony komórkowej metodą elementów skończonych. Pozwoli to określić, czy efekt anulowania można kontrolować opóźnieniami oraz zdefiniować optymalne sekwencje impulsów bipolarnych i granice pola elektrycznego. Optymalne protokoły impulsowe zostaną zastosowane in vivo z użyciem wapnia, BLM lub DOX w nano-ECT. Dodatkowo opracowane zostaną modele do planowania leczenia. Wyniki projektu mogą przyczynić się do opracowania nowych, bardziej efektywnych protokołów elektrochemioterapii i ewentualnego wdrożenia klinicznego.
4. „Określenie roli stabilizującej pory nizyny w elektrochemioterapii w zakresie impulsów nanosekundowych i mikrosekundowych”
Nr grantu: S-PD-24-123, Rada Naukowa Litwy, 2024-11-01 – 2026-10-31. Kierownik projektu: Prof. Vitalij Novickij, stanowisko podoktorskie: dr Olga Michel, Państwowy Instytut Badawczy Centrum Medycyny Innowacyjnej.
Gdy komórki są poddawane działaniu impulsowego pola elektrycznego (PEF), dochodzi do polaryzacji i zwiększenia przepuszczalności błony komórkowej na skutek tworzenia się nanoporów (elektroporacja). W projekcie zostanie wykorzystana nizyna, czyli naturalnie występujący peptyd, może mieć istotny wpływ na proces gojenia porów po elektroporacji. Projekt po raz pierwszy scharakteryzuje zastosowanie nizyny w leczeniu nowotworów z wykorzystaniem pól elektrycznych nanosekundowych i mikrosekundowych. Synergistyczny efekt stabilizacji porów przez nizynę może znacznie zwiększyć skuteczność dostarczania leków i genów w ECT. Projekt obejmie modelowanie in silico, badania na liniach komórkowych, modelach 3D sferoidów i badania in vivo. Wyniki mogą stanowić podstawę nowej, bardziej efektywnej metody leczenia nowotworów o wysokim wpływie społeczno-ekonomicznym.
________________________________________