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Quantitative modeling of cargo-carrier biogenesis for model-based design of drug-delivery systems

Description du projet

Une conception rationnelle des systèmes de transport de lipides pour améliorer l’administration de médicaments

À tous les niveaux, les systèmes biologiques améliorent l’efficacité de leurs nombreux emplois grâce à la compartimentation réalisée en grande partie avec des membranes semi-perméables. De la cellule elle-même aux nombreuses vésicules et organites intracellulaires et extracellulaires utilisées pour acheminer les «matériaux» jusqu’à l’emplacement exact où ils sont nécessaires, la séparation des fonctions est en grande partie accomplie par la séparation physique des «ingrédients» nécessaires. Le projet QARGO, financé par l’UE, cherche à exploiter les mécanismes de cette incroyable machine d’encapsulation cellulaire et de trafic pour développer des systèmes d’administration de médicaments basés sur les lipides. Malgré le fort potentiel que présentent de tels systèmes, ils ne peuvent être pleinement exploités sans une conception rationnelle basée sur une compréhension approfondie de la création de transporteurs lipidiques fonctionnels dans les systèmes biologiques. QARGO passe outre l’expérimentation systématique et privilégie des solutions in silico permettant la conception rationnelle de systèmes de transport thérapeutiques.

Objectif

Lipid-based drug delivery systems have shown great therapeutic potential, in particular for tumor targeting treatment. However, the production at relevant scales of such therapeutic agents remains a challenge due to the empirical nature of their development, and limited quantitative understanding of their biophysical properties. Remarkably, cells heavily utilize lipid carrier trafficking to encapsulate and transport with great efficiency various biological components to targeted sites in the intra- and extracellular environment. Inspired by the robustness of cellular trafficking processes, this proposal aims to elucidate the biophysical principles underlying the biogenesis of functional lipid carriers, and thereby direct the design and production of biomimetic transport carriers for drug delivery.

Bringing together a complementary team of cell biologists, biophysicists, and mechanical engineers, we will develop a unifying modeling framework of vesicle biogenesis, in constant dialogue with experimental investigations of the mechanisms at play. The objectives of our integrated approach are two-fold: (i) elucidate the quantitative biophysical mechanisms of transport-carrier biogenesis mediated by coat proteins; and (ii) provide a toolbox for model-based design of liposome technologies for therapeutic drug delivery.

All together, this project has potential impact in fundamental biology - by providing a systematic framework to formulate experimentally testable predictions and develop new ideas to control cellular functions in health and disease – as well as in biomedical engineering – by offering in silico solutions to design and test biomimetic cargo-carrier production processes for therapeutic applications.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.

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Coordinateur

UNIVERSITAT POLITECNICA DE CATALUNYA
Contribution nette de l'UE
€ 160 932,48
Coût total
€ 160 932,48