Projektbeschreibung
Die intrazelluläre Abgabe und das endosomale Entweichen von Biotherapeutika bestimmen
Die intrazelluläre Abgabe von Membran-undurchlässigen Biomakromolekülen ist für Fortschritte in den Biowissenschaften, die Forschung und biomedizinische Anwendungen umfassen, unerlässlich. Im Rahmen des ERC-finanzierten Projekts BioLure wird eine Methode zur quantitativen Messung der intrazellulären Abgabe und des endosomalen Entweichens mittels einer bioorthogonalen Lumineszenzreaktion in lebenden Zellen entwickelt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ansätzen, bei denen große Fluorophore genutzt werden, wird bei diesem Projekt ein einziger Aminosäure-Tag zur Markierung des Moleküls von Interesse eingesetzt, wodurch dessen Eigenschaften nur minimal verändert werden. Dieser Tag erzeugt bei erfolgreicher Translokation ein Luziferase-Substrat im Zytoplasma, was durch selektive bioorthogonale Reaktionen erleichtert wird. Das Projektteam wird sich auf die Proteinabgabe durch Membranruptur konzentrieren, die Ergebnisse mit ergänzenden Methoden validieren und das endosomale Entweichen für verschiedene Moleküle von Interesse, einschließlich therapeutischer siRNAs, bewerten.
Ziel
Intracellular delivery of membrane-impermeable biomacromolecules is essential for a broad spectrum of life sciences, ranging from fundamental biological studies to applied biomedical and pharmaceutical sciences. Despite the great efforts in developing new intracellular delivery nanocarriers in the recent 20 years, simple, high-throughput, and accurate intracellular delivery quantification in live cells is still technically challenging. In BioLure, I propose an unconventional approach to quantify intracellular delivery and endosomal escape by a bioorthogonal luminescent reaction in live cells. Instead of a bulky fluorophore, I will label the molecule of interest (MOI) to be delivered with a single amino acid tag, which causes minimal changes in MOIs physicochemical properties and functions. The tag will generate luciferase substrate inside live cells upon successful translocation into the cytoplasm by bioorthogonal reactions with chemoselectivity, rapid kinetics, biocompatibility, and high efficiency. The quantification strategy will initially be applied to the intracellular delivery of proteins via physical membrane disruption and validated by complementary methods. It will then be expanded to nanocarrier-mediated endosomal escape with different MOIs, including therapeutic siRNAs. The successful endosomal escape quantification will allow further nanoparticle screening for siRNA delivery.
I envision that BioLure will lead to a paradigm shift in the intracellular delivery field, facilitating the transformation from qualitative routine fluorescence imaging to high-throughput real-time quantification. The high sensitivity and low background make it an appealing tool for biologists to study endosomal escape and for material scientists to develop potent next-generation non-viral intracellular nanocarriers. Eventually, it will facilitate the design and screening of endosomal escape carriers and future nanomedicine formulations.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
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00014 HELSINGIN YLIOPISTO
Finnland