Izkoriščanje magneto-mehanskega učinka pri zdravljenju nevrodegenerativnih bolezni

Nazaj na seznam za leto 2021

---

Oznaka in naziv projekta

J2-3043 Izkoriščanje magneto-mehanskega učinka pri zdravljenju nevrodegenerativnih bolezni
J2-3043 Exploitation of the magneto-mechanical effect in the treatment of neurodegenerative diseases

Logotipi ARRS in drugih sofinancerjev

Projektna skupina

Vodja projekta: dr. Slavko Kralj (29529)- IJS

Sodelujoče raziskovalne organizacije:

• Institut "Jožef Stefan", Univerza v Ljubljani

• Fakulteta za farmacijo, Univerza v Ljubljani

• Medicinska fakulteta, Univerza v Ljubljani

Sestava projektne skupine: Povezava na SICRIS

• Alenka Mertelj (14079), Odsek za kompleksne snovi, IJS

• Darko Makovec (10372), Odsek za sintezo materialov, IJS

• Sebastjan Nemec (52055), Odsek za sintezo materialov, IJS

• Žiga Ponikvar (54701), Odsek za sintezo materialov, IJS

• Darja Lisjak (15148), Odsek za sintezo materialov, IJS

• Sašo Gyergyek (26478), Odsek za sintezo materialov, IJS

• Petra Kocbek (24402), Katedra za farmacevtsko tehnologijo, Fakulteta za farmacijo, Univerza v Ljubljani

• Stane Pajk (28861), Katedra za farmacevtsko kemijo, Fakulteta za farmacijo, Univerza v Ljubljani

• Tanja Potrč (37548), Katedra za farmacevtsko tehnologijo, Fakulteta za farmacijo, Univerza v Ljubljani

• Robert Roškar (23549), Katedra za farmacevtsko tehnologijo, Fakulteta za farmacijo, Univerza v Ljubljani

• Mirjam Gosenca Matjaž (29887), Katedra za farmacevtsko tehnologijo, Fakulteta za farmacijo, Univerza v Ljubljani

• Špela Zupančič (36439), Katedra za farmacevtsko tehnologijo, Fakulteta za farmacijo, Univerza v Ljubljani

• Julijana Kristl (09032), Katedra za farmacevtsko tehnologijo, Fakulteta za farmacijo, Univerza v Ljubljani

• Črt Dragar (53585), Katedra za farmacevtsko tehnologijo, Fakulteta za farmacijo, Univerza v Ljubljani

• Mojca Keržan (18699), Katedra za farmacevtsko tehnologijo, Fakulteta za farmacijo, Univerza v Ljubljani

• Mirjana Gašperlin (11789), Katedra za farmacevtsko tehnologijo, Fakulteta za farmacijo, Univerza v Ljubljani

• Mateja Erdani Kreft (15873), Inštitut za biologijo celice, Medicinska fakulteta, Univerza v Ljubljani

• Larisa Tratnjek (33100), Inštitut za biologijo celice, Medicinska fakulteta, Univerza v Ljubljani

• Nataša Resnik (28393), Inštitut za biologijo celice, Medicinska fakulteta, Univerza v Ljubljani

• Urška Dragin Jerman (34354), Inštitut za biologijo celice, Medicinska fakulteta, Univerza v Ljubljani

• Taja Železnik Ramuta (39124), Inštitut za biologijo celice, Medicinska fakulteta, Univerza v Ljubljani

Vsebinski opis projekta

Proteini izkazujejo spontano težnjo po agregiranju, kar pogosto zelo oteži raziskave povezane z njihovo strukturo in zvijanjem. To je vzrok, da so mehanizmi in patogeneza številnih neurodegenerativnih bolezni, kot sta na primer Alzheimerjeva in Parkinsonova bolezen, slabo razumljeni. Predvideva se, da razgradnja amiloid-beta agregatov vodi v kognitivno izboljšanje in boljšo klinično sliko bolnika. Vendar pa so nedavno ugotovili, da topni oligomeri peptida amiloid-beta , ki lahko nastanejo pri razgrajevanju agregatov amiloid-beta, povzročajo patološko stanje in napredovanje bolezni, medtem ko večji, netopni fragmenti razpadlih agregatov amiloid-beta ne predstavljajo nevarnosti. V zadnjem desetletju so bile predstavljene nove nanotehnološke rešitve, ki temeljijo na lokalnem gretju agregatov amiloid-beta. Plake amiloid-beta so poskušali razgrajevati z uporabo magnetnih nanodelcev v prisotnosti radio-frekvenčnega izmeničnega magnetnega polja (> 100 kHz). Pristopi temelječi na lokalnem segrevanju agregatov amiloid-beta imajo mnoge pomanjkljivosti, predvsem nastanek razgradnih produktov amiloid-beta, ki so večinoma toksične specije topnih oligomerov amiloid-beta. Nerešen problem razgradnje agregatov amiloid-beta naslavlja znanstveno skupnost k nujnem iskanju novih in izvirnih nanotehnoloških pristopov za zmanjšanje agregatov amiloid-beta na kontroliran način in prednostno z brezstično mehansko »razgradnjo« agregatov na manjše, ampak netopne in posledično netoksične, specije.

V projektu predlagamo nov koncept kontrolirane razgradnje agregatov amiloid-beta, ki temelji na brezstičnem prenosu magneto-mehanske energije na agregate amiloid-beta s pomočjo magnetnih nanorezil.

Razvili in testirali bomo različna nanorezila, ki pokrivajo široko področje velikosti in se razlikujejo po osnovnih magnetnih lastnostih, obliki in hrapavosti površine.

Mehanizem brezstično vzbujenega mehanskega navora nanorezil selektivno »pritrjenih« na fibrile amiloid-beta bo v središču naših raziskav preučevanja mehanskih poškodb agregatov amiloid-beta. Pričakovati je, da bodo razgradni produkti agregatov amiloid-beta preferenčno manjši netopni fragmenti amiloid-beta, ki se bodo izločili po naravni poti, in ne topni oligomeri peptida amiloid-beta, saj naš pristop popolnoma izključuje vsakršno segrevanje plakov.

Obstaja torej upanje, da bo mehansko razgrajevanje agregatov amiloid-beta na fragmente izpostavilo novo površino, ki bi jo lahko prepoznale celice imunskega sistema in te fragmente izločile iz možganov po naravni poti. Tak pristop bi lahko vodil v zdravljenje ne le Alzheimerjeve bolezni temveč tudi ostalih bolezni povezanih z netopnimi agregati napačno zvitih peptidov in proteinov. Poleg tega bi lahko v prihodnosti ta učinek izkoristili tudi pri inovativnih terapijah zdravljenja raka in pri ostalih nerešljivih medicinskih izzivih. Nanorezila lahko hkrati uporabimo pri diagnostiki kot kontrastno sredstvo pri slikanju z magnetno resonanco ali z metodo MPI, kar skupaj s terapevtskimi pristopi omogoča teranostiko.

Osnovni podatki sofinanciranja so dostopni na spletni strani SICRIS.

Faze projekta in opis njihove realizacije

1. faza: Sinteza magnetnih nanorezil.

2. faza: Funkcionalizacija in konjugacija nanorezil.

3. faza: Priprava agregatov Aβ, njihovo ciljanje z nanorezili in analiza razgradnje Aβ.

4. faza: Analiza razgradnje Aβ in optimizacija parametrov magnetnega polja.

Bibliografske reference

• Reference - SICRIS

• Referenca 1

• Referenca 2

• Referenca 3

• Referenca 4

• Referenca 5

• Referenca 6

• Referenca 7

• Referenca - Vabljeno predavanje

• Referenca - Vabljeno predavanje

---

Nazaj na seznam za leto 2021