Pierwsze koniugaty przeciwciało-lek w terapii choroby Alzheimera
– kwota dofinansowania 4 995 200 zł.

Choroba Alzheimera (AD) jest zaburzeniem neurodegeneracyjnym dotykającym miliony ludzi na całym świecie. Obecnie dostępne terapie, skupiają się głównie na leczeniu objawowym i mają ograniczoną skuteczność w spowalnianiu progresji choroby.

Naukowcy z Wydziału Chemicznego zamierzają więc opracować nową klasę terapeutyków, którymi będą koniugaty przeciwciało-lek (ang. antibody- drug conjugates, ADCs). To innowacyjne podejście stanowi znaczące odejście od tradycyjnych terapii, łącząc precyzję celowania w chorobę opartą na przeciwciałach ze skutecznością małocząsteczkowych leków.

– Opracowywane przez nas koniugaty będą celowały w patologiczne cechy (tzw. punkty uchwytu) charakterystyczne dla choroby Alzheimera – mówi prof. Marcin Poręba i dodaje, że wcześniej – we współpracy z zespołem prof. Urszuli Wojdy z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego Polskiej  Akademii Nauk w Warszawie – przeprowadzone zostaną testy oceniające skuteczność i bezpieczeństwo tych badań.  

Koniugaty przeciwciało-lek to rodzaj terapii celowanej, która już wykazała ogromny potencjał w onkologii. Składają się z trzech głównych komponentów: przeciwciała, łącznika i leku. Przeciwciało pełni podwójną rolę, ponieważ z jednej strony jest terapeutykiem, a z drugiej służy jako nośnik dla wielokrotnie bardziej toksycznego leku. Z lekiem połączone są łącznikiem, np. peptydem, który ulega degradacji w środowisku nowotworu i uwalnia lek.

– Nasze koniugaty będą celować w białka zaangażowane w progresję choroby, takie jak złogi/blaszki amyloidowe (Aβ) i splątki tau – wyjaśnia prof. Poręba z Wydziału Chemicznego. – Te patologiczne białka gromadzą się w mózgu pacjenta z chorobą Alzheimera, prowadząc do stanów zapalnych, dysfunkcji synaptycznej i śmierci neuronów.

Innowacyjnym podejściem w projekcie jest proponowane połączenie terapeutycznego przeciwciała z silnym lekiem w celu zwiększenia skuteczności terapeutycznej. – Aby dodatkowo poprawić wydajność dostarczania leku i zminimalizować toksyczność poza miejscem docelowym, przeciwciało połączymy z lekiem za pomocą peptydów, które będą uwalniane jedynie w pobliżu blaszek amyloidowych czy splątek tau – opisuje badacz z W3, który dodaje, że do tego celu wykorzystane zostaną enzymy, zwane proteazami.

Opracowanie koniugatów przeciwciało-lek dla choroby Alzheimera to potencjalnie nowe możliwości dla leczenia tej wyniszczającej choroby. – Projekt może utorować drogę do bardziej skutecznych terapii nie tylko dla choroby Alzheimera, ale także dla innych zaburzeń neurodegeneracyjnych, które mają podobne cechy patologiczne – mówi prof. Marcin Poręba.

Na pomysł swoich badań prof. Marcin Poręba wpadł dzięki żonie, która jest koordynatorką badań klinicznych we Wrocławskim Centrum Alzheimerowskim. – Często dyskutujemy na temat tej choroby i możliwości jej leczenia. Moja grupa badawcza ma duże doświadczenie w projektowaniu, syntezie i analizie koniugatów przeciwciało-lek w kierunku ich aktywności przeciwnowotworowej, więc pomyślałem, że mogą one znaleźć zastosowanie również w leczeniu choroby Alzheimera  –  tłumaczy naukowiec z Wydziału Chemicznego.  

Projekt naukowców jest bardzo innowacyjny, a co za tym idzie także ryzykowny. Nie ma też żadnych dostępnych badań na temat zastosowania ADCs w chorobie Alzheimera. – Wygląda na to, że jesteśmy pierwsi na tym polu badawczym – podsumowuje prof. Marcin Poręba, który całość konsultował z chemikami, neurobiologami, neurofarmakologiami i specjalistami od obrazowania tkanek mózgu: prof. Urszulą Wojdą z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN w Warszawie, prof. Piotrem Mydelem z Uniwersytetu w Bergen oraz dr Natalią Małek-Chudzik z Wydziału Chemicznego naszej uczelni.

Quad-TNT: Fototerapia ukierunkowana na struktury G-kwadrupleksów do leczenia guzów potrójnie ujemnych
– kwota dofinansowania 4 049 789 zł.

Rak piersi to najczęstszy nowotwór występujący u kobiet, rocznie diagnozowany jest u ponad dwóch milionów pacjentek. Nawet 15% z nich zapada na tzw. potrójnie ujemnego raka piersi (TNBC).

– To szczególnie agresywna odmiana nowotworu, ma wysoki potencjał przerzutowy, daje często złe rokowania i wciąż jest brak skutecznych terapii – wyjaśnia dr Marco Deiana z Wydziału Chemicznego. – Komórki TNBC nie reagują na konwencjonalne metody leczenia, takie jak terapia hormonalna lub leczenie ukierunkowane na HER2, czyli receptor ludzkiego naskórkowego czynnika wzrostu 2.

Projekt naszego naukowca ma pomóc w walce z tą chorobą, poprzez zastosowanie celowanego leczenia na G-kwadrupleksy (G4s), czyli struktury DNA nadeksprymowane w TNBC.

– Fotouczulacze są zaprojektowane tak, aby wiązać się wyłącznie z G4s, zwiększając przy tym wytwarzanie reaktywnych form tlenu (ROS) w miejscach guza, gdzie została zastosowana aktywacja światłem. To prowadzi do selektywnej śmierci komórek nowotworowych, oszczędzając przy tym tkanki zdrowe – opisuje badacz z W3.

Aby poprawić precyzję tego celowania fotouczulacze sprzężone są z aptamerami, czyli syntetycznymi cząsteczkami kwasu nukleinowego, które kierują je do obszarów bogatych w G4s w komórkach nowotworowych.

–  Nasze podejście można zastosować jako samodzielne leczenie lub też w połączeniu z inhibitorami, które blokują naprawę uszkodzeń DNA w komórkach nowotworowych, dodatkowo zwiększając skuteczność terapii – mówi dr Marco Deiana, który swoje badania będzie prowadził we współpracy z prof. Clementem Cabanetosem z Uniwersytetu Angers.

MORPH4D: Optymalizacja właściwości hydrożeli reagujących na bodźce do drukowania,
projektowania i wolumetrycznego wytwarzania 4D miękkich siłowników – kwota dofinansowania 3 260 440 zł.

Projekt MORPH4D koncentruje się na opracowaniu inteligentnych materiałów, które potrafią się zginać, poruszać i zmieniać kształt w odpowiedzi na bodźce zewnętrzne, takie jak ciepło czy przepływ płynów. Materiały te, znane jako miękkie siłowniki, mają potencjał zrewolucjonizować takie dziedziny jak robotyka, medycyna czy technologie środowiskowe, oferując elastyczne i adaptacyjne rozwiązania.

Kluczową technologią w projekcie jest druk wolumetryczny (VP). – To przełomowa metoda, która umożliwia szybkie tworzenie złożonych struktur 3D w jednym procesie – wyjaśnia dr inż. Daria Podstawczyk z Wydziału Chemicznego.

W przeciwieństwie do tradycyjnego druku 3D, gdzie obiekty powstają warstwa po warstwie, druk wolumetryczny tworzy całą strukturę jednocześnie, utwardzając ciekły materiał przy pomocy światła w objętości 3D. – Taka metoda pozwala na szybsze drukowanie oraz na tworzenie bardziej skomplikowanych kształtów, co idealnie sprawdza się przy produkcji dynamicznych, elastycznych struktur, takich jak opracowywane przez nas miękkie siłowniki – mówi badaczka z W3.

W projekcie MORPH4D połączony zostanie druk wolumetryczny z drukiem 4D (VP-4D), który dodaje wymiar czasu. Oznacza to, że wydrukowane struktury mogą zmieniać kształt w odpowiedzi na zewnętrzne bodźce. – To połączenie technologii pozwala na tworzenie miękkich siłowników, które są elastyczne, reaktywne i zdolne do dynamicznego dostosowywania się do otoczenia – mówi badaczka z W3.

Jedną z kluczowych innowacji w MORPH4D jest integracja mikrokanałów w siłownikach. – Mikrokanały te umożliwiają kontrolowany przepływ płynów, co jest niezbędne do opracowanego przez nas systemu podwójnej aktywacji hydrauliczno-termalnej – opowiada dr Podstawczyk. – System ten pozwala siłownikom reagować na zmiany temperatury i ruch płynów, co umożliwia dynamiczne zmiany kształtu w czasie rzeczywistym.

Materiały stosowane w MORPH4D są oparte na hydrożelach. W projekcie opracowane zostaną nowe bioatramenty, które są termowrażliwe (reagujące na ciepło) oraz fotoutwardzalne (utwardzane światłem), co pozwala tworzyć wysoce funkcjonalne struktury 3D przy użyciu technologii VP-4D.

Siłowniki te, dzięki swojej zdolności do dynamicznej zmiany kształtu, są idealnym rozwiązaniem dla robotyki miękkiej, czyli dziedziny skupiającej się na tworzeniu elastycznych robotów, które są bezpieczne dla ludzi i zdolne do pracy w zróżnicowanych, nieprzewidywalnych środowiskach. Mają także duży potencjał w zastosowaniach medycznych.

Poza standardową hydrodynamiką: Badania nad egzotycznymi płynami
– kwota dofinansowania 2 654 664 zł.

Celem projektu jest szczegółowe zbadanie modeli fizycznych zdolnych do opisania hydrodynamiki zarówno fraktonów, jak i cząstek ze spinem. Ten teoretyczny program badawczy, rozważając różne scenariusze i teorie, ma na celu znalezienie różnic między fazami fraktonowymi a zwykłymi fazami materii.

– Dodatkowo zbadamy niezbędne modyfikacje hydrodynamiki, które właściwie opisują kręcące się ciecze kwantowe – mówi dr Francisco Pena-Benitez z W11, który zwraca uwagę, że zwykła hydrodynamika przewiduje, iż w cieczy zaburzenia konfiguracji  równowagowej są przenoszone przez fale dźwiękowe i dyfuzję cząstek.

– W danej cieczy dźwięk rozchodzi się zawsze z tą samą prędkością – wyjaśnia nasz naukowiec. – Z drugiej strony, cząstki rozprzestrzeniają się z malejącą prędkością, aż do uzyskania jednorodnego rozkładu cząstek.

Ostatnie badania dotyczące teorii fraktonów przewidują, że ciecz złożona z fraktonów może płynąć. – Jednak taka ciecz nie byłaby zwykłą cieczą, ponieważ prędkość dźwięku zależałaby silnie od długości fali – tłumaczy dr Francisco Pena-Benitez. – Jeszcze bardziej zaskakujący jest fakt, że dyfuzja cząstek, o ile energia jest zachowana, odbywałaby się tak samo jak w zwykłych płynach.

Personal_TIVA: Personalizowane podejście do automatycznego sterownia podażą leków
w procesie ogólnej anestezji dożylnej – kwota dofinansowania 2 652 080 zł.

Zaplanowane prace badawcze naszego naukowca z W4 skupią się na opracowaniu zorientowanego na pacjenta, spersonalizowanego i automatycznego systemu sterowania procesem znieczulenia. Celem jest zapewnienie precyzyjnego i optymalnego dawkowania leków.

– Dlatego zautomatyzowany system będzie priorytetowo traktował bezpieczeństwo pacjenta w celu uniknięcia niepożądanych skutków niedoboru lub przedawkowania leków – wyjaśnia prof. Andrzej Pawłowski z Wydziału Informatyki i Telekomunikacji.

Jednocześnie system zmniejszy obciążenie anestezjologa, ograniczając zarazem wpływ czynników ludzkich związanych ze stresującymi warunkami pracy i zmęczeniem, które są szczególnie istotne w przypadku długotrwałych interwencji medycznych (np. zabiegu operacyjnego).

– Głównym celem jest opracowanie zoptymalizowanych i zindywidualizowanych algorytmów sterowania w procesie anestezji dożylnej, wykorzystujących innowacyjne i interdyscyplinarne podejście – opisuje naukowiec z W4.

Opracowany system sterowania predykcyjnego będzie koncentrować się na spersonalizowanym podejściu do dawkowania leków, które spełnia wymagania anestezjologiczne w sposób efektywny, przy jednoczesnym priorytetowym traktowaniu bezpieczeństwa pacjenta poprzez redukcję potencjalnych powikłań śród- i pooperacyjnych.

Badania będą prowadzone we współpracy z lekarzami z Wydziału Medycznego Politechniki Wrocławskiej. – Ich wiedza oraz znajomość procedur medycznych będzie kluczowa w poprawnym zdefiniowaniu celów, jak i ograniczeń algorytmów sterowania – wyjaśnia prof. Pawłowski.

Ponadto naukowiec będzie kontynuował współpracę międzynarodową z Uniwersytetem w Almerii (Hiszpania) oraz Uniwersytetem w Brescii (Włochy), gdzie wcześniej realizował swój indywidualny grant w programie EU-Marii Skłodowskiej-Curie, również związany z automatyzacją procesu anestezji.

Efektem końcowym ma być spersonalizowany system sterowania w całkowitym znieczuleniu dożylnym. Prof. Andrzej Pawłowski:  – Po pierwsze zwiększy on bezpieczeństwo pacjenta, dzięki dostosowanemu schematowi regulacji i optymalnemu dawkowaniu leków. A po drugie pomoże rozwiązać poważne problemy, z którymi boryka się sektor zdrowia publicznego, zmniejszając liczbę możliwych powikłań śród- i pooperacyjnych, a tym samym wpłynie na skrócenie czasu hospitalizacji pacjentów.