Projektbeschreibung
Krebs im Ruhezustand auf einem Chip nachbilden
Fortschritte bei den zielgerichteten Therapien und Immuntherapien haben in Bezug auf die Krebsbehandlung Optimismus aufkommen lassen. Allerdings sprechen nicht alle Betroffenen erfolgreich darauf an: Häufig treten Resistenzen gegen Arzneimittel auf, und viele erleiden aufgrund von im Wachstumsstillstand befindlichen Krebszellen einen Rückfall. Es ist nach wie vor unklar, wodurch ruhende Krebszellen reaktiviert und sie dazu veranlasst werden, von ihrem ursprünglichen Standort aus zu metastasieren. Das Team des ERC-finanzierten Projekts DORMATRIX wird sich mit der revolutionären Idee befassen, dass das Erwachen der Krebszellen aus dem Ruhezustand durch eine komplexe Dynamik und Kommunikation mit der Umwelt gesteuert wird. Die Forschenden planen, die Ruhephase von Brustkrebs in Form von Tumor-auf-einem-Chip-Vorrichtungen nachzubilden. Fortgeschrittene 3D-Bildgebung und In-silico-Modelle werden dazu beitragen, die Dynamik des Ruhezustands vorherzusagen und Therapien den Weg zu bereiten, welche die Metastasenbildung verzögern oder verhindern.
Ziel
Cancer dormancy and the trigger to transition to active metastatic growth is a big open question. Current in vivo models focus on niche-specific cell and molecular mechanisms, ignoring biophysical aspects. Dormancy evolves with complex spatio-temporal dynamics; yet, there is a knowledge gap in the understanding of the heterogeneity of the units, and the dynamics of their interaction and evolution. Emergence occurs when a critical mass of units synergistically communicates giving rise to a new macro-level organization, with properties greater than the sum of the units. Engineering emergent phenomena in biological systems is a big research challenge as they originate from multiscale communication.
In DORMATRIX, I propose a radically new view. I hypothesize that the balance between cancer dormancy and “awakening” is a collective emergent phenomenon, whereby a critical mass of micro-units communicates with each other and the environment in order to transition to metastatic growth. The main objective of DORMATRIX is to engineer breast cancer (BC) dormancy as a collective emergent phenomenon using biomaterials-based dormancy-on-a-chip devices.
My previous data shows that we can (i) apply biophysical cues to control BC proliferation and (ii) visualize in vivo early BC bone metastasis. I will now address this outstanding challenge with a multidisciplinary approach and 1) apply biophysical principles with novel biomaterials to model in vitro cancer micro-units, 2) develop advanced 3D imaging to visualize collective cancer dormancy and bone microdamage, 3) develop in silico models based on evolutionary game theory to predict the dynamics, and 4) prove my hypothesis with dormancy-on-a-chip devices. Understanding the critical mass and multiscale communication required for emergent phenomena will enable the development of novel therapies to delay or prevent metastasis. The resulting technology for engineering emergent phenomena will spark research on other biological systems.
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. Das Projektteam hat die Klassifizierung dieses Projekts bestätigt.
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Das Projektteam hat die Klassifizierung dieses Projekts bestätigt.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2023-COG
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HORIZON-ERC -Gastgebende Einrichtung
20014 DONOSTIA-SAN SEBASTIAN
Spanien