Time-resolved nano-diagnostics with ultimate sensitivity
- Reference number
- ITM24-0009
- Project leader
- Vukojevic, Vladana
- Start and end dates
- 260101-281231
- Amount granted
- 8 500 000 SEK
- Administrative organization
- Karolinska Institutet
- Research area
- Life Science Technology
Summary
The vision of this research proposal is to develop specialized photonics instrumentation and mathematical analysis tools that will allow us to translate our innovative method for ultrasensitive detection of structured peptide/protein aggregates to the primary care and use it to diagnose devastating amyloid diseases with the ultimate, single-molecule sensitivity. To this aim, we propose to work towards the following specific aims (SAs). SA1 will develop a compact, optically streamlined table-top instrument for massively parallel Fluorescence Correlation Spectroscopy (mpFCS) that will allow medical professionals to measure the concentration and size of structured amyloid aggregates in blood, with an aim to identify by screening individuals who are at a risk to develop/have developed an amyloid disease. SA2 will develop a compact, optically streamlined table-top instrument for massively parallel dual color Fluorescence Cross-Correlation Spectroscopy (mpFCCS) that will allow medical professionals to specifically diagnose the amyloid disease in individuals who are identified by screening to have elevated levels of structured amyloid aggregates. SA3 will develop new software tools for fast acquisition, analysis and representation of large data sets. In addition to early, pre-symptomatic, amyloid disease diagnosis, this instrumentation will allow monitoring of disease progression, and the therapeutic efficacy of treatments aiming to reduce the amyloid load in the brain.
Popular science description
Amyloidsjukdomar är en grupp allvarliga sjukdomar som påverkar hjärnan och andra organ genom att felveckade protein- och peptidaggregat bildas och ackumuleras. Dessa sjukdomar inkluderar bland annat Alzheimers sjukdom och Parkinsons sjukdom. En tidig och noggrann diagnos är avgörande för att kunna erbjuda effektiv behandling och följa sjukdomsförloppet. I detta forskningsprojekt är målet att utveckla avancerade fotonikinstrument och matematiska analysverktyg för att möjliggöra ultrasensitiv detektion av strukturerade peptid- och proteinaggregat i blod. Detta kan göra det enklare att diagnostisera amyloidsjukdomar med högsta möjliga känslighet redan i primärvården. För att nå detta mål har projektet delats in i tre specifika delmål (SA): SA1 handlar om att utveckla ett kompakt bordsinstrument för massivt parallell fluorescenskorrelationsspektroskopi (mpFCS). Detta instrument gör det möjligt för vårdpersonal att mäta koncentrationen och storleken på strukturerade amyloidaggregat i blodet. Syftet är att genom screening kunna identifiera personer som löper risk att utveckla eller redan har utvecklat en amyloidsjukdom. SA2 fokuserar på att utveckla ett liknande bordsinstrument för massivt parallell tvåfärgs fluorescenskorrelationsspektroskopi (mpFCCS). Detta instrument kommer att hjälpa vårdpersonal att ställa en specifik diagnos, såsom Alzheimers eller Parkinsons sjukdom, på personer som genom screening visats ha förhöjda nivåer av strukturerade amyloidaggregat. SA3 handlar om att ta fram nya mjukvaruverktyg för snabb insamling, analys och visualisering av stora datamängder. Detta kommer att underlätta hantering och tolkning av komplexa data för att göra analyserna snabbare och mer tillförlitliga. Utöver tidig och presymtomatisk diagnos av amyloidsjukdomar kommer den nya tekniken att användas för att följa sjukdomsutvecklingen och utvärdera effekten av behandlingar som syftar till att minska amyloidbelastningen i hjärnan. Ett exempel är det nyligen godkända terapeutiska anti-amyloid-antikroppsläkemedlet Lecanemab (Leqembi®), som fått godkännande av FDA och EMA. Denna forskning kan bidra till framtidens hälso- och sjukvård genom att erbjuda bättre diagnosverktyg för amyloidsjukdomar. Med tidigare och mer exakt diagnostik kan behandlingar sättas in i tid, vilket kan förbättra livskvaliteten för drabbade patienter och deras anhöriga.