Multi-modal fluorescens-baserad in vivo imaging i IR-området
- Diarienummer
- ITM17-0491
- Start- och slutdatum
- 190101-220630
- Beviljat belopp
- 7 975 625 kr
- Förvaltande organisation
- KTH - Royal Institute of Technology
- Forskningsområde
- Bioteknik, medicinsk teknik och teknik för livsvetenskaperna
Summary
Vi avser att utveckla en multi-modal fluorescens-baserad imaging-metod inom det infraröda (NIR) området med hög spatiell och temporal upplösning. Med teknologi från fluorescens-baserad enmolekyl-spektroskopi kommer vi att maximera metodens känslighet och specificitet, och med luminescens från funktionaliserade nanopartiklar utvecklade i projektet kommer vi också att möjliggöra avbildning av sjukdoms-specifika mikroRNA markörer med metoden. Vi kommer däutöver att utnyttja omgivningskänsliga blinkningsbeteenden hos NIR färgämnen, och genom innovativa avläsningsförfaranden av deras blinkningskinetik omvandla dessa färgämnen till molekylära sensorer av lokalt pH, syremättnad, fluiditet och redoxmiljöer. Efter design, implementering och verifiering av instrument, prober och avläsningsprinciper är det slutliga målet att visa att vår metod kan generera in vivo bilder av biomarkörer och av lokala metabola och mikro-omgivningsparametrar som visar viktiga fysiologiska och patologiska tillstånd. Projektet är synnerligen interdisciplinärt, och kommer att stödjas av flertalet samarbetspartners, inkluderande även potentiella slutanvändare inom biomedicinsk forskning och läkemedelsutveckling. Med deras återkoppling genom hela utvecklingen av metoden, förväntar vi oss att kunna etablera en metod som gör det möjligt korrelera in vitro data från celler och molekyler med funktionella in vivo parametrar, vilket är starkt efterfrågat inom läkemedelsutveckling och inom biomedicisnk forskning.
Populärvetenskaplig beskrivning
Inom läkemedelsutveckling och inom biomedicinsk forskning är det mycket viktigt att kunna avbilda i detalj vad som händer i levande organismer, och koppla det till vad man kan se på cellulär och molekylär nivå. Möjligheterna till att göra detta är dock begränsade. I detta projekt avser vi att utveckla en avbildnings-metod inom det infraröda området, som kan förbättra dessa möjligheter. Vi kommer att använda teknologi från det biofysikaliska forskningsfältet, där man med fluorescensljus kan undersöka enstaka molekyler med hög känslighet, för att därmed förbättra känsligheten för vår avbildningsmetod. Vi kommer vidare att utveckla och tillverka speciella mycket små luminiscerande partiklar (runt några miljarddelar av en meter i diameter) som kan ändra sin avgivna luminescens (ljus), beroende på om sjukdomsspecifika molekyler finns i deras närhet eller ej. Vi kommer också att utveckla en avläsningsmetod, där vi utnyttjar att vanliga färgämnesmarkörer inom det infraröda området blinkar på olika sätt beroende på omgivningsfaktorer i deras omdelbara närhet. Genom speciellt utvecklade mät-förfaranden kan vi sedan avbilda hur dessa färgämnesmarkörer blinkar, och därmed få en bild över hur omgivningen ser ut i levande organismer. Denna blinkning är speciellt känslig för parametrar som är kopplade till ämnesomsättningen och den lokala förbrukningen av födoämnen, som i sin tur oftast ändras vid allehanda sjukdomstillstånd, såsom vid många cancer- och infektionssjukdomar. Detta gör metoden mycket intressant inom biomedicinsk forskning och för utveckling av nya läkemedel. Efter att vi utvecklat principerna för och kontruerat vårt instrument kommer vi att bekräfta genom mätningar att metoden fungerar, och att den kan avbilda sjukdoms-specifika molekyler och förändringar i lokal ämnesomsättning i levande organismer (möss). Detta projekt spänner över många ämnesområden. Vi har lyckats samla många samarbetspartners runt denna metodutveckling, vilka också inkluderar partners inom biomedicinsk forskning och läkemedelsutveckling. På så sätt kan vi få en återkoppling genom hela utvecklingen av metoden från de viktigaste slutanvändarna av metoden. Det slutliga målet är att kunna etablera en metod som gör det möjligt att kunna avbilda vad som händer i levande organismer, koppla det till vad man kan se på cellulär och molekylär nivå. Detta är en mycket efterfrågat möjlighet inom läkemedelsutveckling och inom biomedicisnk forskning.