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Multiscale Modelling of Microfluidic Cell Mechanoporation for Intracellular Gene Delivery

Descripción del proyecto

Modelo tridimensional multiescala para mejorar la administración de genes

La administración intracelular de genes es fundamental para las vacunas de ARN mensajero (ARNm), el tratamiento con linfocitos T-CAR y la ingeniería genética vegetal. La administración microfluídica es una alternativa más sencilla a los métodos tradicionales, pero a menudo se basa en el método de prueba y error debido a la escasez de herramientas predictivas. El equipo del proyecto M2-CPID, que cuenta con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, creará un modelo tridimensional multiescala para predecir la deformación celular, la mecanoporación de la membrana y la administración de material genético en sistemas microfluídicos. Se llevarán a cabo experimentos para medir los poros de la membrana celular y las concentraciones génicas, y se utilizarán los datos obtenidos para validar el modelo. El equipo del proyecto también analizará cómo las condiciones de flujo, las propiedades mecánicas de las células y el peso molecular de los materiales genéticos influyen en la poración de la membrana celular, la viabilidad celular y la eficacia de la administración de genes.

Objetivo

Intracellular gene delivery has ground-breaking applications in mRNA vaccines, preparation of CAR-T cells for cancer treatment, and genetic engineering of plants. Microfluidic-based delivery, which uses fluid flow to disrupt cell membranes, leading to transient formation of membrane pores and internalisation of genetic materials, is emerging as a simple, universal, and transformative approach compared with classical methods that utilise electroporation or viral vectors. However, development of microfluidic-based approaches has been conducted largely through trial-and-error experiments, due to the lack of a high-fidelity predictive simulation tool.

This interdisciplinary fellowship will integrate the fellow’s strong expertise in modelling fluid-structure interaction and nanoscale membrane damage, with the host’s experimental expertise in cell mechanics and microfluidic intracellular delivery. It will develop an accurate predictive simulation tool and fundamental understanding of microfluidic flow-induced cell poration, and the associated internalisation of exogenous genetic materials. Specific scientific aims are: 1, to develop a novel three-dimensional multiscale model, to enable quantitative predictions of cell deformation, membrane mechanoporation and intracellular delivery of genetic materials in microfluidics; 2, to conduct systematic experiments, measuring cell membrane pores and gene concentration inside cells, and use the data to validate the model; 3, to combine simulations and experiments to uncover the effects of flow condition, cell mechanical property and molecular weight of genetic materials, on cell membrane poration, cell viability and gene-delivery efficiency.

Through carefully planned knowledge transfer, dissemination and trainings, the fellowship will significantly enhance the fellow’s career perspective for establishing independence, and contribute to the EU Research and Innovation Strategy in improving and protecting people's health.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinador

QUEEN MARY UNIVERSITY OF LONDON
Aportación neta de la UEn
€ 276 187,92
Coste total
Sin datos