"
Team:Slovenia/Slovenian
From 2012.igem.org
|
Izziv Biološka zdravila, kot so hormoni, encimi, citokini ter protitelesa, se čedalje pogosteje uporabljajo za zdravljenje različnih bolezni. Ker poteka zdravljenje z biološkimi zdravili sistemsko (npr. zdravilo se injicira v kri, tako da doseže celotno telo, ne le obolelega tkiva), ima mnogokrat lahko stranske učinke. Poleg tega cena bioloških zdravil predstavlja hudo breme zdravstveni blagajni. Naš cilj je bil razviti varen in cenovno ugoden sistem za produkcijo ter dostavo bioloških zdravil, ki bi izboljšal kakovost življenja mnogim pacientom. Zaradi lokalne aplikacije bi bili neželeni stranski učinki zmanjšani, pacienti pa bi se lažje držali režima terapije. Prav tako bi naš sistem zmanjšal število invazivnih zdravniških posegov, hkrati pa omogočil napredno večstopenjsko zdravljenje. Sistem za produkcijo in dostavo bioloških zdravil smo načrtovali v obliki mikroenkapsuliranih sesalskih celic, ki bi jih lahko kontrolirali ter jih usmerili v produkcijo različnih zdravil. Tak sistem bi bil zanesljiv, cenovno učinkovit in varen. |
Stikalo: nov tip ortogonalnega preklopnega stikala
S pomočjo DNA-vezavnih proteinov smo pripravili nov tip bistabilnega preklopnega stikala za sesalske celice, ki omogoča tudi razširitev v več ortogonalnih stikal in na ta način pripravo kompleksnih logičnih naprav. Ugotovili smo, da je klasična shema preklopnih stikal neučinkovita, če uporabimo kot represorje efektorje TAL, saj se ti vežejo na DNA nekooperativno kot monomeri. Ta problem smo rešili tako, da smo pripravili stikalo, sestavljeno iz para medsebojnih represorjev (TAL:KRAB), sklopljenega s parom aktivatorjev (TAL:VP16), ki tvorita pozitivno povratno zanko. Eksperimentalno smo potrdili, da lahko takšen sistem v sesalskih celicah vodi do bistabilnega stanja, ki ga lahko nadzorujemo s pomočjo nizkomolekularnih induktorjev. Preberi več...
|
Varnost
Da bi bil naš sistem mikroenkapsuliranih sesalskih celic povsem varen za paciente, smo načrtovali več varnostnih mehanizmov. Tako se bodo alginatne mikrokapsule po koncu terapije lahko varno razgradile, v terapevtskih celicah pa se bo nadzorovano sprožila apoptoza oz. programirana celična smrt. Za vsak slučaj, da ne bi katera od celic nenadzorovano ušla iz mikrokapsule, pa smo celice opremili tudi z oznako, ki omogoča učinkovito odstranitev terapevtskih celic s pomočjo telesu lastnih imunskih celic, t.i. naravnih ubijalk. Preberi več... |
Izvedba: napredno zdravljenje različnih bolezni
Naš sistem smo oblikovali za zdravljenje hepatitisa C ter srčne ishemije. Uporabili smo pet različnih terapevtskih proteinov, za katere je naš farmakokinetični model pokazal, da bi njihova uporaba lahko zmanjšala neželene stranske učinke in izboljšala učinkovitost terapije. Preklop med produkcijo protivirusnih oz. protivnetnih učinkovin ter produkcijo učinkovin, ki bi pospešile regeneracijo obolelega tkiva, bi od zunaj kontroliral zdravnik s pomočjo nizkomolekularnih induktorjev. Preberi več... |
Modeliranje: analiza genskega stikala ter farmakokinetike
Obsežno matematično modeliranje je pokazalo, da klasično preklopno stikalo ni stabilno brez kooperativnosti. Hkrati je modeliranje pokazalo, da uporaba modularnih DNA-vezavnih transkripcijskih regulatorjev, ki tvorijo dvojno pozitivno povratno zanko, izboljša robustnost stikala. Takšna topologija ne zahteva kooperativnosti, saj je nelinearnost nastane zaradi pozitivne povratne zanke. Farmakokinetični model lokalne dostave terapevtika z mikroenkapsuliranimi celicami predvidi, da bi predlagana terapija lahko zmanjšala neželene stranske učinke. Preberi več... |
Družba: vključenost vseh, na katere lahko vpliva sintezna biologija
Pri pripravi našega projekta smo želeli upoštevati mnenja ljudi iz različnih sfer, tako zdravnikov kot pacientov, pripravljalcev in nadzornikov zakonodaje, splošne javnosti, medijev ter znanstvenikov. Z njimi smo se pogovarjali o različnih vidikih našega projekta ter o medicinskih aplikacijah sintezne biologije, saj bodo njihovi pogledi pomembno vplivali na uspešno uvedbo sintezne biologije v klinično prakso. Sintezno biologijo ter njene medicinske in ostale potenciale smo želeli predstaviti tudi mlajšim generacijam, zato smo vspostavili stike tudi z različnimi srednjimi šolami. Preberi več... |
Obeti: prispevek k drugim aplikacijam ter načrti za prihodnost
|
|
Abstract for non-scientists We designed a new type of therapy where we modify human cells, pack them into small capsules and introduce into the diseased tissue. In order to make this therapy useful we invented new type of switches that will allow the medical doctors to turn on or off production of different biological drug in the patient. At the end of the therapy the capsule will be degraded and cells that produced drugs will be destroyed. For the first applications we selected therapy of hepatitis C, where we induce production of drug that has antiviral activity and at the later stage a drug that helps regeneration of liver. For the therapy of heart infarction we designed cells that suppress inflammation and promote formation of new blood vessels around the affected tissue. In our experiments we demonstrated function of new devices that have to be integrated into final therapy. Students also made mathematical model of switch and on the distribution of drugs throughout body that should decrease the side effects of therapy. |
|
Outcome Achievements in technical details:
|
