Projekta nosaukums: „Zāļu pakošana pacientu cilmes šūnu sekretētās vezikulās un testēšana personalizētā plaušu vēža uz čipa platformā”
Projekts tiek veikts Eiropas Reģionālā attīstības fonda (ERAF) 1.1.1.1. pasākuma “Praktiskas ievirzes pētījumi” 4. kārtas ietvaros.
Projekta identifikācijas Nr.: 1.1.1.1/20/A/124
Projekta izpildes termiņš: 2021. gada 1. februāris – 2023. gada 30. novembris
Projekta kopējais finansējums: 540 540.53 EUR
Projekta zinātniskā vadītāja: Dr. biol. Artūrs Ābols
Sadarbības partneris: SIA “Cellboxlab”
Projekta kopsavilkums:
Projekta mērķis ir izstrādāt personalizētu NSCLC pacienta plaušu vēzi uz čipa (LCoC) un plaušu uz čipa (LoC) kā modeļa sistēmu, kur pārbaudīt pacienta MSC izdalīto ar zālēm piepildīto EV efektivitāti, salīdzinot ar zālēm bez EV.
Atkarībā no plaušu vēža stadijas, pacienti var saņemt dažādu veidu ārstēšanu, sākot no operācijas līdz staru terapijai un ķīmijterapijai, kā arī mērķa terapijai. Pateicoties ģenētiskajam skrīningam, pēdējās desmitgades laikā ir noteiktas vairākas specifiskas mutāciju vietas, uzlabojot mērķa terapijas efektivitāti individuāliem pacientiem. Pastāv arī molekulāri mērķētas terapijas, kuras vēl nav pārbaudītas plaušu vēža gadījumā, bet kuras varētu piemērot NSCLC gadījumos, kad audzējiem ir noteiktas ģenētiskas variācijas. Kaut arī pastāv dažādas ārstēšanas iespējas, joprojām ir iespējami uzlabojumi zāļu piegādē, kas varētu palielināt to specifiskumu un tādējādi samazināt nepieciešamo zāļu koncentrāciju un līdz ar to samazināt zāļu izraisītas blakusparādības. Ārpusšūnu vezikulām (EV) piemīt spēja pārnēsāt funkcionālās biomolekulas, piemēram, RNS, DNS, proteīnus un dažādus metabolītus savā lūmenā. Šī īpašība padara EV kā labas kandidātes zāļu piegādes lietošanai. Šobrīd, vairāki jauni pētījumi tiek veikti tieši, lai uzlabotu metodes, ar kādām EV varētu tikt izstrādātas, lai tās varētu izmantot par efektīvām zāļu transportēšanas līdzekļiem. Īpaša uzmanība tiek pievērsta EV, kas iegūtas no mezenhimālajām cilmes šūnām (MSC) to dabiskā audzēja šūnu tropisma dēļ. Tomēr pašreizējās metodes, lai sasniegtu šo mērķi līdz šim šī pieeja, ir pārbaudīta tikai vienkāršos in vitro modeļos vai dzīvnieku modeļos. Kā nākamais solis, būtu šo metožu testēšana uzlabotās un vairāk personalizētās in vitro sistēmās, piemēram, orgānu uz čipa platfromā
Informācija publicēta 01.02.2021.
Projekta progress:
2021. gada 1. februāris – 2021. gada 30. aprīlis
Pārskata periodā ir uzsākts sagatavot CMĒK atļaujas pieteikums pacienta parauga ievākšanai un saskaņoti protokoli pacienta parauga ievākšanai ar ārstiem. Tiek veikts intensīvs darbs ar literatūru, lai saplānotu protokolus plauša vēža šūnu izdalīšanai un organoīdu izveidošanai no pacientu operācijas materiāla, normālu fibroblastu izdalīšanai un to pārprogrammēšanai inducētās pluripotentās cilmes šūnās (iPSC). Kā arī tiek sastādīti protokoli iPSC diferencēšanai uz plaušu epitēlija, endotēlija un inducēto mezenhimālo cilmes šūnām. Tiek sastādīti reaģentu saraksti nepieciešamiem eksperimentiem. Paralēli tiek testēst no cilmes šūnām iegūtas ārpus šūnu vezikulu (ASC52telo) uznešana uz pirmiem plaušu vēzis uz čipa (LCOC) prototipiem, kas izveidoti izmantojot stabilas šūnu līnijas A549 un HUVEC.
Informācija publicēta 30.04.2021.
Projekta progress:
2021. gada 1. maijs – 2021. gada 31. jūlijs
Šajā pārskata periodā mēs strādājām pie TEER elektrodu dizaina CAD lietotnē. Papildus šim, mēs esam veikuši literatūras apskatu par optimālāko plānās kārtiņas elektrodu biezumu un pēc tam esam veikuši sākotnējos elektrodu nogulsnēšanās testus, izmantojot termisko iztvaikošanu. Turklāt, sekojošām bioloģiskām pārbaudēm ir izgatavotas piecas LOC ierīces. Pēc tam izstrādātās ierīces tika pārbaudītas ar ārpusšūnu matricas (ECM) apstrādes procesu, funkcionalizāciju ar HUVEC (cilvēka nabas vēnu endotēlija šūnām), HSAEC (cilvēka mazo elpceļu epitēlija šūnas). Rezultātā ECM apstrādes, šūnu sēšanas protokols tika optimizēts, lai iegūtu funkcionālus modeļus. Nākamie LOC modeļi tiek audzēti funkcionāliem LOC modeļa testiem ar biosensoriem un ALI (Air liquid interface) izveidei.
Informācija publicēta 30.07.2021.
Projekta progress:
2021. gada 1. augusts – 2021. gada 31. oktobris
Šajā pārskata periodā mēs strādājām pie pirmās plaušas uz čipa (LOC) iekārtas versijas, kas izgatavotas no Off-stoichiometry thiol-ene polymer (OSTE) un termoplastikas ar plānslāņa TEER (trans epitēlija elektriskās pretestības) elektrodiem. Veicām plānās kārtiņas elektrodu un savstarpējo savienojumu optimizācijas. Pašlaik mēs pārbaudām starpsavienojumus, kas izgatavoti no epoksīda ar sudrabu, kas sacietē zemā temperatūrā (60C). Zemas temperatūras lodēšanas pasta (138C) tiek pārbaudīta arī ar siltumu, kas ir piemērots TEER savienojumiem. Esam uzsākuši pārbaudīt komerciālo hiPSC (cilvēka inducētās pluripotentās cilmes šūnas) diferenciāciju protokolus par endotēlija šūnām ar STEMCELL Technologies reaģentiem, kas tiks izmantoti Loc4Ev ierīču personalizēšanai. LOC ierīces ar integrētu TEER biosensoru tika funkcionalizētas ar HUVEC (cilvēka nabas vēnas endotēlija šūnām) un A549 šūnām, lai pārbaudītu TEER funkcionalitāti. Tika sagatavota lekcija medicīnas doktorantūras studentiem par orgāniem uz čipa, tostarp LOC.
Informācija publicēta 30.10.2021.
Projekta progress:
2021. gada 1. novembris – 2022. gada 31. janvāris
Šajā pārskata periodā mēs strādājām O2 biosensoru integrēšanas plaušas uz čipa iekārtās izgatavotās no Off-stoichiometry thiol-ene polimēra (OSTE) un termoplastikas. Sensori tika testēti gan šķidrumos, tādos kā 1xPBS un šūnu barotne, gan gāzu maisījumos, kas atrodas šūnu kultivēšanas inkubatoros normoksijas un hipoksijas apstākļos. Ir optimizēts komerciālo hiPSC (cilvēka inducētās pluripotentās cilmes šūnas) diferenciācijas protokols par endotēlija šūnām ar STEMCELL Technologies reaģentiem, kas tiks izmantoti Loc4Ev ierīču personalizēšanai. Šobrīd notiek darbs pie cisplatīna pakošanas mezenhimālo cilmes šūnu sekretēto ārpusšūnu vezikulās metodoloģijas optimizēšanas.
Informācija publicēta 31.01.2022.
Projekta progress:
2021. gada 1. februāris– 2022. gada 30. aprīlis
Visā pārskata periodā esam optimizējuši ierīces dizainu, lai uzlabotu OSTE aizpildījumu ierīces sānu sienās, kā rezultātā ir uzlabojusies TEER ierīču ražošanas ražība. Veidnēm ir izvēlēts alternatīvs materiāls, kas ir ievērojami samazinājis daļiņu piesārņojumu uz plānās kārtiņas TEER elektrodiem, tāpēc pretestības variācijas no kanāla uz kanālu tagad ir <10% pašreizējam protokolam, kas pārbaudīts vairākās ierīcēs. Turklāt uzlabotais ierīces dizains ir ļāvis iekļaut 3 skābekļa mērīšanas portus vienā čipā pretstatā sākotnējam dizainam ar 2 portiem katrā čipā. Eksperimenti ar skābekļa sensoru čipos tagad tiek bioloģiski apstiprināti. Ir pabeigts darbs pie cisplatīna pakošanas mezenhimālo cilmes šūnu sekretēto ārpusšūnu vezikulās metodoloģijas optimizēšanas. Paralēli tika uzsākts ar cisplatīnu pildīto arpus šūnu vezikulu testēšana uz plaušu vēzis uz čipa un plaušas uz čipa, kas izveidots no komericālām pirmārām šūnām un stabilām šūnu līnijām, salīdzinājumā ar EVs bez cisplatīna un cisplatīnu bez EVs. Papildus šajā laika posmā mēs iesaistījāmies projekta tēmas publicēšanā Rīgas Tehniskās Universitātes studentu padomes organizētajā tiešsaistes intervijā Spiikiizi studijā ar nosaukumu “Kā būtu, ja?”.
Informācija publicēta 29.04.2022.
Projekta progress:
- gada 1. maijs – 2021. gada 31. jūlijs
TEER saturošās ierīces tika pārbaudītas, audzējot komerciālās primārās un stabilās šūnu līnijas plaušas uz čipa un plaušu vēzis uz čipa izveidošanas laikā, kā arī ALI izveidošanas laikā. Ir izstrādāts skābekļa sensora novietojums ārpus ierīces dizains. Ir optimizēta HPLC metodoloģija, lai mērītu cisplatīnu EVs. Kā arī ir izstrādāta EV krāsošana ar SYTOX EV uzņemšanas eksperimentiem. Turklāt šajā periodā piedalījāmies un plašākai sabiedrībai prezentējām pētniecības projekta tēmas sarunu festivālā LAMPA Cēsīs, Latvijā.
Informācija publicēta 29.07.2022.
Projekta progress:
- gada 1. augusts – 2022. gada 31. oktobris
Šajā pārskata periodā tika savākti vairāki NSCLC pacienta audu, urīna un asins paraugi, izveidoti NSCLC organoīdi un no operācijas paraugiem izolēti normāli fibroblasti. Turklāt tika savāktas somatiskās šūnas no urīna paraugiem un PBMC no asins paraugiem. Tika saražotas cisplatīnu saturošas un tukšas ekstracelulārās vezikulas kā kontrole, izmantojot MSC šūnas. Ekstracelulārās vezikulas tika kvantificētas un raksturotas.
Šajā periodā tika veikts eksperimentālais darbs pie TEER elektrodu integrācijas. TEER signāla trokšņa avots tika identificēts un ievērojami samazināts, izmantojot jaunu eksperimentālu iestatījumu. Ir izstrādāts un šobrīd tiek prototipēts alternatīvs O2 mērījumu uzstādījums, kas ļautu izmērīt O2 līmeni bez skābekļa pievada pievienošanas čipos. Projekta autori tika uzaicināti prezentēt projekta rezultātus divās starptautiskās konferencēs ar mutiskām prezentācijām. Papildus tika izveidots un “Aculieciniekā” publicēts īss video par LBMC un CellboxLabs izstrādāto orgāni uz čipa tehnoloģiju.
Informācija publicēta 31.10.2022.
Projekta progress:
- gada 1. novembris – 2023. gada 31. janvāris
Šajā pārskata periodā tika savākti vairāki papildus NSCLC pacienta audu, urīna un asins paraugi, tika izveidoti NSCLC organoīdi un no operācijas paraugiem izolēti normāli fibroblasti. Turklāt tika savāktas somatiskās šūnas no urīna paraugiem un PBMC no asins paraugiem. Tika izstrādāta Cisplatīna kvantificēšanas metode vezikulās. Turklāt tika uzsākta normāla fibroblastu pārprogrammēšana uz iPSC.
Laika posmā tika veikts darbs pie TEER čipu dizaina optimizācijas un izgatavošanas protokola, lai palielinātu kanālu ražīgumu. Turpmāka TEER mērījumu iestatīšana tika optimizēta, lai nodrošinātu konsekventus apstākļus TEER mērījumu laikā. Eksperimenti un projektēšanas process ar jaunu O2 mērījumu iestatījumu turpinās
Projekta rezultāti tika prezentēti ar postera starptautiskā konferencē. Papildus projekta autori piedalījās radio intervijā: “Zināmais nezināmajā” – Pirms klīniskie pētījumi – orgāni uz čipa un laboratoriju peles.
Informācija publicēta 31.01.2023.
Projekta progress
- gada 1. februāris – 2023. gada 30. aprīlis
Šajā periodā tika izgatavotas papildu OOC ierīces. Tika izveidots cisplatīna pakošanas protokols MSC ārpusšūnas vezikulās. MSC iegūtās ekstracelulārās vezikulasi ar un bez cisplatīna tika pārbaudītas uz plaušu un plaušu vēža čipos. Tika mērīta citotoksicitāte un barjeras integritāte. Paralēli 3 pacientu normālie fibroblasti tika pārprogrammēti iPSC, tika apstiprināts normāls kariotips un tika izveidoti normāli plaušu organoīdi, savukārt 6 pacientiem tika veiksmīgi izveidoti plaušu vēža organoīdi. Kā arī šajā laikā projekta rezultāti tika prezentēti divās starptautiskās konferencēs ar plakātu un mutisku prezentāciju.
Informācija publicēta 02.05.2023.
Projekta progress:
- gada 1. maijs – 2023. gada 31. jūlijs
Šajā periodā tika uzbūvētas vēl piecas OOC ierīces. Inducēto MSC (iMSC) un endotēlija šūnu attīstība tika veikta no iPSC, kas iegūtas no diviem pacientiem. iMSC tika apstiprinātas, izmantojot specifiskus marķierus un diferencēšanos. Vienam pacientam tika saražotas iMSC EV un EV ar cisplatīnu. Šo radīto EV citotoksicitāte tika novērtēta uz pacienta veseliem plaušu organoīdiem, kā arī plaušu vēža organoīdiem. Turklāt projekta resultāti tika prezentēti MPS World Summit 2023 ietvaros, izmantojot postera prezentāciju.Kā arī projeta tēma un rezultāti tika prezentēti arī radio raidījumā “Prāts izglābs pasauli” plašakai sabiedrībai.
Informācija publicēta 01.08.2023.
Projekta progress:
- gada 1. augusts – 2023. gada 31. oktobris
Visā šī projekta laikā mēs esam sasnieguši visus mērķus savos eksperimentos. Mēs veiksmīgi izveidojām kopumā 10 normālas fibroblastu līnijas un 9 plaušu vēža organoīdus no nesīkšūnu plaušu vēža (NSCLC) pacientiem. Turklāt no asins paraugiem mēs savācām perifēro asiņu mononukleārās šūnas (PBMC) un no urīna paraugiem somatiskās šūnas, kas tika sasaldētas LBMC šūnu bankā.
Ievērojams sasniegums bija inducēto pluripotento cilmes šūnu (iPSC) pārprogrammēšana no 4 pacientiem. Šīs iPSC līnijas tika rūpīgi raksturotas un apstiprinātas, ka tās saglabā normālu fenotipu. Izmantojot šīs iPSC, mēs tās diferencējām endotēlija šūnās, normālos plaušu organoīdos un no iPSC iegūtās mezenhimālās cilmes šūnās (MSC), nodrošinot katras līnijas visaptverošu raksturojumu un apstiprinājumu.
Galvenā mūsu pētījuma daļa bija ārpusšūnu vezikulu (EV) pārbaude, kas iegūta no NSCLC pacientu iPSC-MSC. Šīs EV, pildītas ar cisplatīnu tika salīdzinātas gan ar cisplatīnu, gan ar EV bez cisplatīna. Tika novērtēta citotoksiskā iedarbību un apoptoze plaušu vēža un normālos plaušu organoīdu modeļos.
Visā projekta laikā mēs izstrādājām un izmantojām COC/OSTE OOC ierīces, kā arī veiksmīgi izstrādājām un apstiprinājām transepitēlija elektrisko pretestību (TEER) un skābekļa O2 biosensorus.
Mūsu komanda arī izstrādāja plaušu vēža un normālus plaušu OOC modeļus, pilnveidojot protokolus, izmantojot stabilas un komerciāli pieejamas primārās šūnu līnijas, tostarp gaisa un šķidruma saskarnes (ALI) kultūras. Kopumā mēs veicām vairāk nekā 80 eksperimentus.
Tuvojoties projekta noslēgumam, mēs koncentrējāmies uz cisplatīna slēgtu EV un EV bez cisplatīna, kas iegūti no divām pacientu iPSC-MSC šūnu līnijām, ražošanu un rūpīgu raksturojumu. Šīs EV tika izmantotas eksperimentos, kas ietvēra plaušu un plaušu vēža OOC modeļus, kas iegūti no pacienta šūnu paraugiem, galvenokārt, lai novērtētu citotoksicitāti. Rezultāti uzsvēra nepieciešamību optimizēt protokolu, pamatojoties uz pacientu iegūtiem paraugiem. Tomēr ir svarīgi atzīmēt, ka mēs veiksmīgi sasniedzām metodiskos rādītājus un mērķus, kā sākotnēji bija plānots projektā.
Informācija publicēta 30.10.2023.
Projekta progress:
- gada 1. novembris – 2023. gada 30. novembris
Šī projekta mēs esam rūpīgi sagatavojuši un iesnieguši divus visaptverošus pētniecības rakstus, izceļot mūsu projekta būtiskos rezultātus. Papildus šīm publikācijām esam apkopojuši un iesnieguši detalizētus ziņojumus, kas aptver visus projekta aspektus, kas beidzās ar veiksmīgu projekta noslēguma ziņojuma iesniegšanu.
Mūsu komandas atklājumi tika demonstrēti 9 starptautiskās konferencēs, ar plakātu prezentācijām un mutiskām prezentācijām, kā arī tikām pagodināti ar divām iespējām uzstāties kā uzaicinātie runātāji. Šis iesaistīšanās līmenis ne tikai uzsvēra projekta ietekmi, bet arī veicināja vērtīgu apmaiņu ar kolēģiem šajā jomā.
Turklāt mūsu apņemšanās nodrošināt publisku izplatīšanu bija redzama mūsu aktīvajā līdzdalībā 17 pasākumos, kas bija vērsti uz plašāku sabiedrību. Šie notikumi ļāva mums sazināties ar sabiedrību un izplatīt mūsu atklājumus ārpus zinātniskās kopienas, uzlabojot projekta redzamību un ietekmi.
Rezumējot, šī projekta veiksmīgais noslēgums ir mūsu komandas darba apliecinājums. Mēs ne tikai esam sasnieguši, bet arī ievērojami pārsnieguši atsevišķus noteiktos rādītājus, kā tas ir rūpīgi dokumentēts mūsu gala projekta pārskatā. Šis sasniegums atspoguļo mūsu apņemšanos virzīt pētniecību un sniegt vērtīgas zināšanas mūsu jomā.
Informācija publicēta 30.11.2023.