Projekt megnevezése: Innovatív bioérzékelési módszerek egészségügyi alkalmazásokhoz – INBIOM
Támogató: Nemzeti Kutatási Fejlesztési és Innovációs Hivatal
Kedvezményezett: Energiatudományi Kutatóközpont
Projekt azonosító: TKP2021-EGA-04
Témavezető: Dr. Horváth Róbert
A projekt támogatásának összege: 360 811 664 Ft
Támogatásintenzitás: 100%
Futamidő: 2022.01.01-2025.12.31
A projekt céljai:
Napjainkban a gyógyászat, a farmakológia és az anyagtudomány, elektronika és fotonika határai egyre inkább elmosódnak. Ezen területek metszetében fejlődő innovatív technológiák hatalmas előrelépést jelentenek az ipar és a társadalom számára is a jobb, hatékonyabb és megfizethetőbb egészségügy irányába. A méretükből adódóan mikro- és nanoskálán releváns információt szolgáltató rendszerek alkalmazása lehetővé teszi az alapvető sejt és molekuláris szintű folyamatok azonosítását és megértését, illetve ebből kiindulva analitikai eszközök fejlesztését, miniatürizálását. A különböző érzékelési, kiolvasási, beavatkozási, illetve mintapreparációs funkciók integrálásával nagy érzékenységű, multifunkcionális, de mégis kompakt méretű „okos” eszközök jöhetnek létre, amelyek kiterjesztik az orvostechnikai és farmakológiai ipar lehetőségeit, felgyorsítják a diagnosztikai döntéshozatalt, a gyógyszerhatóanyag teszteket. Intézetünk kutatócsoportjai ehhez a kutatás-fejlesztési irányvonalhoz csatlakozva, hazai és nemzetközi tudományos centrumokkal, ipari partnerekkel együttműködve kapcsolódtak be a vázolt célterületek számos elemének kutatásába, fejlesztésébe.
A gyógyszeripar, gyógyászat és az anyagtudomány, fotonika határterületein fejlődő új technológiák és eszközök, amelyek a társadalomra, az egészségügyre és az iparra is jelentős hatással lesznek.
A modern biológia robbanásszerű fejlődéséhez és az eredményei gyakorlati kiaknázásához járulhat hozzá a hatékony mintakezelési eljárásokkal ötvözött bioszenzorika és bio-nanotechnológia. A bioszenzorika a biológia, kémia, fizika, informatika határterületén született új, interdiszciplináris tudományág. Kezdetekben a biomolekulák koncentrációjának gyors, pontos és költséghatékony meghatározása volt a fő célja. Újszerű eszközök segítségével bizonyos betegségek nagyon korai stádiumban, akár már a kialakulásuk előtt is diagnosztizálhatóak lennének. A kapcsolódó bio-nanotechnológiák segítségével pedig ezen a molekuláris szinten tudnánk hatékonyan beavatkozni az élettani folyamatokba. A kihívás óriási, hiszen például a rákos elváltozásokra jellemző molekulák (ún. biológiai markerek) koncentrációja több nagyságrenddel alacsonyabb a vérben, mint pl. a vérben található szállítófehérjéké. Ezen okokból a technológiai fejlesztések egyik fontos célja a bioszenzorok érzékenységének drasztikus növelése, a háttérzajok minimalizálása.
A fejlesztések révén – a koncentráció-meghatározáson túl – a bioszenzorok egyéb területeken is alkalmazásra találtak. Ilyen például a biomolekulák kapcsolódásának időbeli követése, a kötések erősségének feltérképezése (affinitásvizsgálatok). Az alapkutatások mellett például igényli ezeket a vizsgálatokat a gyógyszerfejlesztés is, hiszen a gyógyszerek molekuláris hatóanyagai a legtöbb esetben sejtfelszíni receptorokhoz kapcsolódnak, módosítják az adott receptor funkcióját. Összességében elmondható, hogy a modern szenzorok felhasználásával a biológiai rendszerek molekuláris viszonyairól nyerhetünk értékes információt. Ezek az eszközök tehát alkalmazásra találnak a rutin orvosi diagnosztikában. Az olcsó és egyre inkább miniatürizált eszközök segítségével a kezelést pontosan a páciens állapotához lehet igazítani, létrejöhet egy hatékony, személyre szabott gyógyászat. Mindezek mellett a legmodernebb bioszenzorok fontos szerepet töltenek be a biológiai és biofizikai alapkutatásokban is.
A betegségek megértéséhez és hatékony terápiák kidolgozásához elengedhetetlen, hogy a beteg és egészséges szövetekre ne homogén sejtek halmazaként, hanem egyfajta ökoszisztémaként tekintsünk, amelyben minden sejt valóban egyedi, ezáltal a többitől eltérő viselkedésre képes. Jelen pillanatban bizonyos információk ha el is érhetőek egyedi sejt szinten (pl. adhéziós erő) a maximálisan egyszerre vizsgálható sejtek száma rendkívül alacsony. Az egyedi sejtes kutatások további jellegzetes kihívása az értelmezendő adathalmazok minden határon túl növekvő mérete. A molekuláris biológiai technikák fejlődésével szükségszerűen lépést kell tartaniuk a létrejött információ feldolgozására hivatott számítógépes algoritmusoknak is. A legmodernebb jelölésmentes optikai bioszenzorok és egyedi sejtek válogatására, manipulálására alkalmas technikák kombinációjával áttörések érhetőek el ezen a területen, mind az alapjelenségek feltárása és egészségügyi alkalmazása területén.
Célunk, hogy a bioanalitika, a fotonika, a mikro- és nanotechnológia eszközparkját innovatívan használva és fejlesztve megértsük a sejtszintű folyamatokat (pl. betegségmechanizmusokat), illetve olyan komplex rendszereket hozzunk létre, amelyek integráltan oldanak meg analitikai és mintapreparációs feladatokat, támogatva ezzel a hazai orvostechnikai, -diagnosztikai ipar fejlődését és bővülését.