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Design and Chemical Construction of Quasi-living Phagocytic Synthetic Cells for Artificial Phagocytosis of Bacteria

Descrizione del progetto

Cellule sintetiche fagocitanti contro i ceppi resistenti agli antibiotici

L’aumento delle infezioni resistenti agli antimicrobici, unito alla stagnazione dello sviluppo degli antibiotici, rappresenta una minaccia per la salute globale. Il progetto PhagoSynCell, finanziato dal CER, svilupperà cellule fagocitiche sintetiche (PSC) in grado di riconoscere, catturare, fagocitare ed eliminare selettivamente i batteri resistenti agli antibiotici senza promuovere la resistenza. Il progetto prevede innanzitutto la progettazione di membrane PSC utilizzando nuovi anfifilici macromolecolari assemblati in vescicole funzionalmente diverse. Esplorerà i metodi per migliorare l’inghiottimento dei micro-oggetti attraverso l’attuazione meccanica a livello molecolare, introducendo una super-selettività nelle membrane artificiali per un preciso targeting batterico. Per convalidare il suo approccio, il progetto valuterà l’efficacia e la biosicurezza delle PSC contro i ceppi resistenti agli antibiotici in cellule, organoidi e modelli di tessuto. Stabilendo i principi della fagocitosi artificiale, PhagoSynCell intende creare cellule sintetiche che eliminino selettivamente i batteri, offrendo una potenziale svolta nella resistenza antimicrobica.

Obiettivo

The growing occurrence of antimicrobial-resistant infections, compounded with the stalling development and approval of new antibiotic drugs, has created a therapeutic gap, threatening a global health crisis. Resistance emerges when bacteria mutate their molecular targets for antibiotics, evading their action. Is it conceivable to design synthetic cells assembled from abiotic synthetic macromolecules, capable of mimicking the most salient features of phagocytosis —Nature’s most selective, effective, and advanced strategy to eradicate pathogens? The aim of PhagoSynCell is to create Phagocytic Synthetic Cells (PSCs) that selectively recognize, capture, engulf and kill antibiotic-resistant bacteria without generating selection pressure for resistance. Firstly, we will develop the membrane of the PSCs by the simulation-aided synthesis of novel macromolecular amphiphiles (Janus dendrimers and amphiphilic comb polymers) self-assembled into vesicle libraries with functional diversity and phenotype programmability. We will then study novel methods to facilitate engulfment of micro-objects by leveraging principles of mechanical actuation programmed at the molecular level. We will introduce superselectivity to artificial membranes to selectively capture bacteria. Furthermore, we will develop an antimicrobial strategy triggered and activated by engulfment that disrupts the bacterial membrane —an element highly unsusceptible to evolution. Finally, we will demonstrate the efficacy of PSCs against pathogenic antibiotic-resistant strains and show their biosafety in cells, organoids, and advanced tissue models as proof-of-concept for future applications. PhagoSynCell will unveil the underlying principles of Artificial Phagocytosis, delivering synthetic cells able to selectively recognize and kill bacteria. Ultimately, this will provide the steppingstone towards the use of synthetic cells as a quasi-living therapeutic —a field I envision will revolutionize medicine.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2024-COG

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Istituzione ospitante

FUNDACIO INSTITUT DE BIOENGINYERIA DE CATALUNYA
Contributo netto dell'UE
€ 1 999 375,00
Indirizzo
CARRER BALDIRI REIXAC PLANTA 2A 10-12
08028 Barcelona
Spagna
Regione
Este Cataluña Barcelona
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
€ 1 999 375,00

Beneficiari (1)