Descrizione del progetto
Un nuovo strumento RMN quantistico a sensori per lo studio di singole cellule
Per comprendere i fenomeni biologici, gli scienziati spesso studiano popolazioni di cellule miste, ma l’eterogeneità cellulare può occultare alcune caratteristiche che emergono dalle singole cellule, rendendo pertanto necessario lo sviluppo di tecnologie per cellule singole. La spettroscopia a risonanza magnetica nucleare (RMN) è un importante strumento di analisi che offre un’alta specificità molecolare in maniera non invasiva, ma la sua bassa sensibilità lo rende inadatto per lo studio di cellule singole. Il progetto SingleCellQNMR, finanziato dall’UE, si basa su una tecnica di rilevamento quantistico mediante diamanti recentemente sviluppata, che consente di rilevare segnali RMN da piccoli volumi, ad esempio da una cellula singola. Utilizzando questa tecnologia, gli scienziati prevedono di analizzare e quantificare i metaboliti a livello di singola cellula nel corso del tempo.
Obiettivo
Single-cell events are often responsible for biological phenomena, such as drug resistance, cell development or tumorigenesis. Studies on cellular populations mask such characteristics and make single-cell technologies essential for understanding cell biology. However, one of the major analytical tools with the advantage of high molecular specificity and non-invasiveness, nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, has been limited in its application to single-cell studies due to its intrinsic low sensitivity.
Here, I aim to overcome this limitation by a unique combination of (i) highly sensitive quantum sensors for NMR detection with (ii) microfluidics and (iii) advanced hyperpolarization methods. The pioneering SingleCellQNMR project is based on my recently developed NMR technology for microscopic sample volumes using nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond. These defects act as atomic-sized magnetic quantum sensors and are the ideal tool to detect NMR signals from smallest volumes, such as from a single cell. A second-generation quantum diamond spectrometer with integrated hyperpolarization capabilities will be developed here to match the high technical requirements for single-cell studies. It will be a new transformative tool to study:
a) Single-cell metabolomics. The high molecular specificity of NV-NMR will be used to analyse and quantify metabolites on the single-cell level noninvasively. Cells will be exposed to external stimuli such as drugs and their individual metabolic response will be monitored over time.
b) Single-cell water diffusion and relaxation-based contrast. Water diffusion and proton relaxation will be measured on a single-cell level. This will allow for the investigation of microstructures and to record data for validating current models of magnetic resonance imaging contrast.
The SingleCellQNMR project will develop a ground-breaking non-invasive tool and provide first results in a new era of single-cell studies.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/it/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/it/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
- scienze naturali scienze fisiche meccanica classica meccanica dei fluidi microfluidics
- ingegneria e tecnologia ingegneria elettrica, ingegneria elettronica, ingegneria informatica ingegneria elettronica sensori
- scienze naturali scienze fisiche ottica spettroscopia
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Parole chiave
Parole chiave del progetto, indicate dal coordinatore del progetto. Da non confondere con la tassonomia EuroSciVoc (campo scientifico).
Parole chiave del progetto, indicate dal coordinatore del progetto. Da non confondere con la tassonomia EuroSciVoc (campo scientifico).
Programma(i)
Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.
Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.
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H2020-EU.1.1. - EXCELLENT SCIENCE - European Research Council (ERC)
PROGRAMMA PRINCIPALE
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Argomento(i)
Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.
Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.
Meccanismo di finanziamento
Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.
Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.
ERC-STG - Starting Grant
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Invito a presentare proposte
Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.
Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.
(si apre in una nuova finestra) ERC-2020-STG
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Contributo finanziario netto dell’UE. La somma di denaro che il partecipante riceve, decurtata dal contributo dell’UE alla terza parte collegata. Tiene conto della distribuzione del contributo finanziario dell’UE tra i beneficiari diretti del progetto e altri tipi di partecipanti, come i partecipanti terzi.
80333 Muenchen
Germania
I costi totali sostenuti dall’organizzazione per partecipare al progetto, compresi i costi diretti e indiretti. Questo importo è un sottoinsieme del bilancio complessivo del progetto.