Upoznajte projekat

Unapređenje istraživanja tumora

Naš cilj je razvoj inovativnih 3D in vitro modela tumora za unapređenje istraživanja tumora i testiranja lekova, koristeći najmodernije biotehnologije i interdisciplinarnu saradnju.

BioengineeredTumor

Projekat BioengineeredTumor ima za cilj da doprinese napretku u istraživanju malignih tumora i testiranju antitumorskih lekova. Razvoj antitumorskih lekova je spor i komplikovan proces pretežno zbog ograničenja tradicionalno korišćenih metoda u pretkliničkim ispitivanjima i slabe korelacije između tako dobijenih rezultata i rezultata kasnijih kliničkih ispitivanja. Da bi se prevazišli ovi izazovi, na projektu se okupio multidisciplinarni tim sa Univerziteta u Beogradu: inženjeri sa Tehnološko-metalurškog fakulteta (TMF) i Inovacionog centra TMF (ICTMF), istraživači iz oblasti bioloških nauka sa Instituta za molekularnu genetiku i genetičko inženjerstvo (IMGGE) i Instituta za biološka istraživanja „Siniša Stanković“ (IBISS), kao i eksperti sa Medicinskog fakulteta (MF) i Farmaceutskog fakulteta (FF). Cilj je da se multidisciplinarna znanja tima objedine za uspostavljanje novih, pouzdanih i efikasnih trodimenzionalnih (3D) in vitro modela malignih tumora. Ambicija je da modeli budu jednostavni, pouzdani i efikasni za testiranje antitumorskih lekova. U projektu će se primeniti različite humane i životinjske ćelijske linije malignih tumora zajedno sa biomaterijalima na bazi alginata kao veštačkog vanćelijskog matriksa, i protočnim bioreaktorima kako bi se simuliralo okruženje u tumorima in vivo. Krajnji cilj je uspostavljanje platforme za dugotrajne in vitro kulture malignih ćelija tumora namenjene primeni u otkrivanju i validaciji antitumorskih lekova, razvoju personalizovanih medicinskih terapija i fundamentalnim istraživanjima malignih tumora.

Realizacija projekta je počela 1. januara 2024. godine sa budžetom od 281 hiljade evra.

Ciljevi

Opšti cilj projekta je razvoj novih, jednostavnih i robusnih dugoročnih 3D in vitro modela tumora za pouzdano testiranje antitumorskih lekova primenom biomimičnih principa u inženjerstvu tumora.

Posebni ciljevi projekta su:

01:

Razviti najmanje jedan sistem za 3D kulture ćelija karcinoma i validirati ga u kratkoročnim (do 7 dana) i dugoročnim studijama (do 28 dana) koristeći standardne antitumorske lekove.

02:

Razviti najmanje jedan sistem za 3D kulture ćelija osteosarkoma i validirati ga u kratkoročnim (do 7 dana) i dugoročnim studijama (do 28 dana) koristeći standardne antitumorske lekove.

03:

Razviti ili prilagoditi analitičke metode za pouzdanu procenu gustine, distribucije i karakteristika vijabilnih ćelija unutar nosača na bazi alginata.

04:

Doći do novih saznanja iz biologije ćelija tumora.

05:

Obučiti pet mladih istraživača za rad sa kulturama malignih ćelija u okviru projekta.

06:

Obučiti pet mladih istraživača za rad sa kulturama malignih ćelija u okviru projekta.

07:

Organizovati jednu radionicu i jednu letnju školu o 3D modelima tumora.

08:

Uspostaviti projekat saradnje sa industrijom ili krajnjim korisnikom (npr. bolnicom) koji se bave razvojem antitumorskih lekova, kulturama malignih ćelija ili istraživanjima malignih tumora.

Koncept i metodologija

Opšti koncept projekta se bavi jazom između in vitro i in vivo podataka dobijenih u 2D monolayerskim ćelijskim kulturama i onih dobijenih in vivo, bilo u studijama na životinjama ili u kliničkim ispitivanjima na ljudima, posebno u vezi sa istraživanjem tumora i otkrivanjem lekova protiv tumora. 3D in vitro modeli kultura su prepoznati kao alat koji može premostiti jaz između in vitro i in vivo, smanjiti potrebu za eksperimentima na životinjama i obezbediti pouzdanije in vitro modele. Jedan od pristupa za kreiranje takvih modela je inženjering tumora, koji koristi strategiju inženjeringa tkiva. U ovom konceptu, biomaterijalne skele se koriste da obezbede pogodno 3D okruženje za tumorske ćelije, dok bioreaktori treba da obezbede efikasan transport mase do kultivisanih ćelija unutar skeleta pod adekvatnim hidrodinamičkim uslovima.

Prvi ključni element koncepta projekta se zasniva na pretpostavci da razvoj dugoročnih in vitro 3D tumorskih modela zavisi od upotrebe biomimičnih biomaterijala koji obezbeđuju 3D sredinu ćelijama, i bioreaktora koji pružaju adekvatne biohemijske signale.

Drugi ključni element koncepta projekta se zasniva na pretpostavci da pristup “odozdo prema gore”, počevši od pojedinačnih dobro definisanih komponenti, može da dovede do kontrolisanih i reproducibilnih 3D tumorskih modela koji obezbeđuju neke od glavnih fizioloških aspekata malignih ćelija in vivo.

Treći ključni element koncepta projekta se zasniva na pretpostavci da jednostavni in vitro 3D tumorski modeli koji obezbeđuju neke od ključnih karakteristika tumorskog okruženja in vivo, upotpunjeni odgovarajućim tehnikama za analizu uzgojenih ćelija, mogu predstavljati korisnu i proširivu platformu za pouzdano testiranje antitumorskih lekova i istraživanje malignih tumora.

Metodologija primenjena u predloženom projektu struktuirana je prema elementima koncepta projekta i obuhvata 3 faze: I) razvoj 3D tumorskih modela, II) validaciju 3D tumorskih modela, i III) korišćenje optimizovanih modela u kratkoročnim i dugoročnim studijama efekata standardnih antitumorskih lekova.

Radni paketi

Projekat je podeljen u 6 radnih paketa (RP):

RP1 (Upravljanje i menadžment projekta) odnosi se na celokupno upravljanje i menadžment svih aktivnosti na projektu.
RP2 (3D tumorski modeli) ima za cilj uspostavljanje 3D modela za kulture ćelija karcinoma i osteosarkoma kao platformu za istraživanje malignih tumora i za pretkliničke farmakološke studije. Ovaj paket obuhvata proizvodnju i karakterizaciju nekoliko novih bioaktivnih biomaterijala, razvoj procedura za imobilizaciju ćelija, korišćenje protočnog bioreaktora za održavanje dugoročnih ćelijskih kultura i evaluaciju parametara uzgoja ćelija kako bi se dobili optimizovani 3D tumorski modeli kao glavni rezultat ovog RP.
RP3 (Kratkoročne studije antitumoraskih lekova) predstavlja evaluaciju platforme za 3D kulture ćelija razvijene u RP3 za potencijalnu primenu u ispitivanju antitumorskih lekova. Stoga ovaj RP obuhvata kratkoročne studije efekata standardnih antitumorskih lekova primenjenih na optimizovane 3D tumorske modele karcinoma i osteosarkoma.
RP4 (Dugoročne studije antitumoraskih lekova) predstavlja evaluaciju platforme za 3D kulture ćelija razvijene u RP3 za potencijalnu primenu kao pretkliničke farmakološke metodologije za validaciju antitumorskih lekova primenjenih u klinički relevantnim režimima. Rezultat ovog RP će biti smernice za korišćenje 3D tumorskih modela, kao i za dalje prilagođavanje drugim tipovima ćelijama.
RP5 (Analitičke metode) obuhvata sve analitičke metode i tehnike koje će biti korišćene u projektu za sveobuhvatnu karakterizaciju biomaterijala, kao i gajenih ćelija u 3D okruženju. Takođe, očekuje se da će biti razvijene neke nove i modifikovane tehnike za karakterizaciju ćelija unutar biomaterijala.
RP6 (Diseminacija i komunikacija) namenjen je diseminaciji i promociji rezultata tokom trajanja projekta i nakon njega.

Misija

Naša misija je da razvijemo efikasnu, ali dovoljno jednostavnu platformu za 3D kulture malignih ćelija koju lako mogu koristiti i istraživači bez tehničkog iskustva. Konkretno, primenom sistematične i integrisane metodologije, cilj je da razvijemo 2 nova 3D modela za kulture ćelija karcinoma odnosno osteosarkoma, definisanjem ključnih komponenti modela uz razvoj ili prilagođavanje analitičkih metoda za pouzdanu karakterizaciju ćelija unutar 3D nosača. Modeli će biti validirani u kratkoročnim i dugoročnim kulturama ćelija primenom standardnih antitumorskih lekova u klinički relevantnim režimima. Pri tome je ultimativni cilj da se pokaže potencijal razvijene platforme za upotrebu u testiranju antitumorskih lekova.

Vizija

Naša vizija je da uspostavimo sistematičnu metodologiju zasnovanu na definisanju ključnih parametara za razvoj 3D in vitro tumorskih modela postepenom nadogradnjom kompleksnosti ka karakteristikama tumora in vivo. Krajnja vizija je prilagođavanje pristupa projekta BioengineeredTumor i platforme različitim tipovima ćelija, kao i autolognim ćelijama pacijenata za primenu u koncipiranju personalizovanih terapija.