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Approaching Synapses with Nanoscale Aptamer-Based Biosensors

Description du projet

Visualiser la signalisation énergétique dans la neurodégénérescence

Les neurones communiquent entre eux par l’intermédiaire de sites de connexion spécialisés appelés synapses. Ces sites sont énergétiquement exigeants et sont étroitement soutenus par les astrocytes, qui fournissent des molécules clés liées à l’énergie telles que le lactate, la glutamine et l’adénosine. Des preuves de plus en plus nombreuses suggèrent que les perturbations de cet échange d’énergie entre les astrocytes et les neurones sont une caractéristique commune et précoce des maladies neurodégénératives. Le projet SYNAPTA, financé par le CER, vise à mettre au point des biocapteurs sensibles à l’échelle nanométrique, capables de détecter en temps réel plusieurs molécules liées à l’énergie, directement au niveau des synapses. L’équipe de recherche combinera la technologie des aptamères d’ADN avec la microscopie avancée pour cartographier l’activité synaptique chimique et électrique. Le projet apportera un éclairage sur de nouveaux mécanismes de neurodégénérescence et ouvrira la voie à des thérapies ciblées.

Objectif

“Given the complex, and multifactorial nature of neurodegenerative pathophysiology, strategies aimed at the synapse could provide a useful addition to the therapeutic toolbox” – this quote by B. Dejanovic et al. published in Nature Reviews Drug Discovery this year, highlights the critical need for innovative tools to probe synaptic function. Synapses, where neurons communicate, are tightly regulated by astrocytes, which manage their energy needs (neuroenergetics). Astrocytes shuttle neuroenergetic molecules (e.g. glutamine, lactate, and adenosine) to meet energy demands. Disruptions in these astrocyte-mediated pathways are now recognized as common features in neurodegenerative disorders, suggesting that impaired neuroenergetics may be at the origin of such diseases. Understanding neuroenergetics is crucial for developing therapies that target the root cause of neurodegeneration, not just its symptoms.

SYNAPTA aims to fill this gap by developing nanoscale biosensors that detect multiple neuroenergetic molecules at synaptic dimensions. To achieve this ambitious vision, we will: 1) isolate receptors (DNA aptamers) that reversibly capture neuroenergetic molecules, 2) create a library of DNA aptamer-based biosensors with ~10 nm spatial resolution, 3) design multiplexed sensors, 4) integrate these biosensors into scanning ion conductance microscopy (SICM) and electrophysiology platforms to enable 5) high-resolution, real-time chemical and electrical mapping of synaptic activity. This system will enable millisecond recordings of neuroenergetic molecules at <10 nm resolution, surpassing current technologies.

Led by my multidisciplinary expertise in aptamer discovery, chemical biosensing, and neural interfaces, SYNAPTA will consolidate these fields to uncover how astrocyte-neuron interactions affect synaptic function and disease progression. SYNAPTA will advance our understanding of neurodegenerative mechanisms and open new possibilities for therapeutic interventions.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2025-STG

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Institution d’accueil

ECOLE POLYTECHNIQUE FEDERALE DE LAUSANNE
Contribution nette de l'UE
€ 1 499 130,00
Adresse
BATIMENT CE 3316 STATION 1
1015 Lausanne
Suisse
Région
Schweiz/Suisse/Svizzera Région lémanique Vaud
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 499 130,00

Bénéficiaires (1)