PARALLELED PHOTONICAL ANTENNAS FOR THE MEASUREMENT OF DYNAMIC PROCESSES AT NANOMETRIC SCALE IN LIVE CELLS. (Q3143018)
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Project Q3143018 in Spain
| Language | Label | Description | Also known as |
|---|---|---|---|
| English | PARALLELED PHOTONICAL ANTENNAS FOR THE MEASUREMENT OF DYNAMIC PROCESSES AT NANOMETRIC SCALE IN LIVE CELLS. |
Project Q3143018 in Spain |
Statements
121,000.0 Euro
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242,000.0 Euro
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50.0 percent
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1 January 2018
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31 December 2020
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INSTITUTO DE CIENCIAS FOTONICAS
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41°17'9.96"N, 1°58'56.71"E
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08056
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LA SEÑALIZACION Y RESPUESTA CELULAR COMIENZAN EN LA MEMBRANA CELULAR. RECIENTES DATOS DEMUESTRAN QUE LA ORGANIZACION LATERAL DE RECEPTORES DE LA SUPERFICIE CELULAR Y SU POSTERIOR MONTAJE DE SEÑALIZACION DESEMPEÑAN UN PAPEL CRUCIAL EN LA REGULACION DE LA RESPUESTA CELULAR. SIN EMBARGO, HASTA EL MOMENTO NO EXISTEN TECNOLOGIAS ADECUADAS CAPACES DE MEDIR LA EVOLUCION ESPACIOTEMPORAL A LA NANOESCALA E INTERACCION DINAMICA ENTRE DIFERENTES MOLECULAS, AL TIEMPO QUE CORRELACIONAN ESTA INFORMACION CON UNA RESPUESTA CELULAR FISIOLOGICA. EL OBJETIVO DE ESTE PROYECTO ES PARALELIZAR ANTENAS FOTONICAS ACOMPAÑADAS CON MICROSCOPIA DE FLUORESCENCIA DE ALTA RESOLUCION CON EL FIN DE CUBRIR LAS AMPLIAS ESCALAS ESPACIOTEMPORALES IMPLICADAS EN PROCESOS BIOLOGICOS EN CELULAS INDIVIDUALES. REGISTRAREMOS LA DINAMICA DE LAS MOLECULAS INDIVIDUALES EN MEMBRANAS CELULARES A LA NANOESCALA CON ALTO RENDIMIENTO, CORRELACIONANDO ESTA INFORMACION CON IMAGENES DE ALTA RESOLUCION Y RESPUESTA CELULAR. NUESTRO OBJETIVO FINAL ES APORTAR UNA NUEVA VISION SOBRE LOS PRINCIPIOS ORGANIZADORES DE LA MEMBRANA CELULAR Y LAS DIFERENTES VIAS QUE REGULAN LA ADHESION CELULAR Y LA MIGRACION A ESCALA NANOMETRICA CON UN ENFOQUE EN LA PROGRESION DEL CANCER. PARA ALCANZAR LOS OBJETIVOS DE ESTE PROYECTO INTERDISCIPLINARIO Y DESAFIANTE, NOS CENTRAREMOS EN CINCO OBJETIVOS ESPECIFICOS: 1) DISEÑO DE NUEVOS CONJUNTOS DE ANTENAS FOTONICAS PLANARES DE BANDA ANCHA PARA REGISTRAR LA DINAMICA DE MOLECULAS INDIVIDUALES EN MEMBRANAS CELULARES A NIVELES DE EXPRESION FISIOLOGICOS; 2) IMPLEMENTACION DE ESQUEMAS DE DETECCION PARALELOS PARA EL REGISTRO SIMULTANEO DE EVENTOS DINAMICOS EN VOLUMENES DE ILUMINACION A NANOESCALA; 3) ENTRELAZADO DE LA ESPECTROSCOPIA DE CORRELACION DE FLUORESCENCIA (FCS) A LA NANOESCALA CON IMAGENES DE LAPSO DE TIEMPO MULTICOLOR DE ALTA RESOLUCION; 4) COMPRENDER LOS PRINCIPIOS ORGANIZATIVOS FUNDAMENTALES DE LA MEMBRANA CELULAR; 5) MEJORAR NUESTRA COMPRENSION SOBRE LA IMPORTANCIA DE LA ORGANIZACION ESPACIOTEMPORAL DE LA MEMBRANA CELULAR EN EL PROCESO LA ADHESION Y LA MIGRACION CELULAR MEDIADAS POR INTEGRINAS, EN EL CONTEXTO DE CANCER._x000D_ LA NOVEDAD DE ESTA AMBICIOSA PROPUESTA RESIDE EN LA COMBINACION UNICA DE ENFOQUES NANOFOTONICOS JUNTO CON LA INGENIERIA OPTICA, BIOFISICA Y BIOLOGIA CELULAR PARA MEJORAR NUESTRA COMPRENSION SOBRE EL INICIO DE LA SEÑALIZACION CELULAR Y EN ULTIMA INSTANCIA, LA REGULACION DE LA RESPUESTA CELULAR (SANA VS MALIGNA). EL PROYECTO ESTA ALINEADO CON EL DESAFIO SOCIAL DEL PROGRAMA H2020 "SALUD, CAMBIO DEMOGRAFICO Y BIENESTAR" Y, EN PARTICULAR, EN LA PERSONALIZACION DE LA SALUD Y LA ATENCION, PARA MEJORAR NUESTRA COMPRENSION DE LAS CAUSAS Y MECANISMOS SUBYACENTES A LA SALUD Y LA ENFERMEDAD. ADEMAS, ESTA NUEVA TECNOLOGIA PERTENECE A UNA DE LAS TECNOLOGIAS HABILITADORAS CLAVE (KET) IDENTIFICADAS POR EL PROGRAMA EC-H2020, ESPECIFICAMENTE LA FOTONICA. POR LO TANTO, ANTICIPAMOS QUE LOS RESULTADOS DE ESTE PROYECTO IMPACTARAN AREAS DE DISPOSITIVOS FOTONICOS PARA APLICACIONES LA INSTRUMENTACION DE IMAGENES BIOLOGICAS, ASI COMO EN EL CAMPO DE LA BIOLOGIA CELULAR. EN PARTICULAR, PREVEMOS QUE NUESTROS RESULTADOS PODRIAN PROPORCIONAR DIRECTRICES SOBRE EL DESARROLLO DE NUEVOS_x000D_ MEDICAMENTOS DISEÑADOS PARA INTERFERIR CON LA ORGANIZACION ANOMALA DE RECEPTORES PROPORCIONANDO UNA DIANA MAS EFICAZ PARA LUCHAR CONTRA MUCHAS ENFERMEDADES. (Spanish)
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CELL SIGNALING AND RESPONSE STARTS AT THE LEVEL OF THE CELL MEMBRANE. AMPLE EVIDENCE IS DEMONSTRATING THAT THE LATERAL ORGANIZATION AND DYNAMICS OF CELL SURFACE RECEPTORS AND SUBSEQUENT COMPLEX SIGNALING ASSEMBLY AT THE NANOMETER SCALE PLAY A CRUCIAL ROLE REGULATING CELLULAR OUTCOME, FROM HEALTHY TO PATHOLOGICAL RESPONSE. TO-DATE HOWEVER, THERE ARE NOT SUITABLE TECHNOLOGIES CAPABLE OF MEASURING SPATIOTEMPORAL EVOLUTION AT THE NANOSCALE AND DYNAMIC INTERPLAY BETWEEN DIFFERENT MOLECULAR INTERACTORS, WHILE SIMULTANEOUSLY PAIRING THIS INFORMATION TO PHYSIOLOGICAL CELL RESPONSE. THE GOAL OF THIS PROJECT IS TO IMPLEMENT PARALLELIZED PHOTONIC ANTENNAS CONCEPTS TOGETHER WITH MULTICOLOR TIME-LAPSE FLUORESCENCE IMAGING TO BREACH THE BROAD SPATIOTEMPORAL SCALES INVOLVED IN BIOLOGICAL PROCESSES AT THE LEVEL OF INDIVIDUAL CELLS. WITH THIS NOVEL TECHNOLOGY, WE WILL RECORD THE DYNAMICS OF INDIVIDUAL MOLECULES IN LIVING CELL MEMBRANES AT THE NANOSCALE IN A HIGH THROUGHPUT FASHION WHILE CORRELATING WITH INFORMATION WITH HIGH RESOLUTION IMAGING AND CELL RESPONSE. ULTIMATELY, WE AIM AT BRINGING INSIGHT ON THE ORGANIZING PRINCIPLES OF THE CELL MEMBRANE AND THE DIFFERENT_x000D_ PATHWAYS THAT REGULATE CELL ADHESION AND MIGRATION AT THE NANOSCALE WITH A PARTICULAR FOCUS_x000D_ ON CANCER PROGRESSION._x000D_ TO REACH THE GOALS OF THIS INTERDISCIPLINARY AND CHALLENGING PROJECT WE WILL FOCUS ON FIVE SPECIFIC OBJECTIVES: 1) THE DESIGN OF NOVEL BROADBAND PLANAR PHOTONIC ANTENNA ARRAYS FOR RECORDING THE DYNAMICS OF INDIVIDUAL MOLECULES IN LIVING CELL MEMBRANES AT TRULY PHYSIOLOGICAL EXPRESSION LEVELS; 2) THE IMPLEMENTATION OF PARALLELIZED DETECTION SCHEMES FOR HIGH THROUGHPUT SIMULTANEOUS RECORDING OF DYNAMIC EVENTS IN NANOSCALE ILLUMINATION VOLUMES FROM ANTENNAS; 3) THE INTERLACE OF FLUORESCENCE CORRELATION SPECTROSCOPY (FCS) AT THE NANOSCALE WITH MULTICOLOR HIGH-RESOLUTION TIME LAPSE IMAGING; 4) TO UNDERSTAND THE FUNDAMENTAL ORGANIZING PRINCIPLES OF THE CELL MEMBRANE USING PARALLELIZED FCS AT THE NANOSCALE; 5) TO IMPROVE OUR UNDERSTANDING ON THE ROLES OF RECEPTOR SPATIOTEMPORAL ORGANIZATION AND LOCAL ORGANIZERS OF THE CELL MEMBRANE IN THE PROCESS OF INTEGRIN-MEDIATED CELL ADHESION AND MIGRATION IN THE CONTEXT OF CANCER. THE NOVELTY OF THIS AMBITIOUS PROPOSAL RESIDES ON THE UNIQUE COMBINATION OF NANOPHOTONIC APPROACHES TOGETHER WITH OPTICAL ENGINEERING, BIOPHYSICS AND CELL BIOLOGY TO IMPROVE OUR UNDERSTANDING ON THE ONSET OF CELL SIGNALING ULTIMATELY REGULATING CELL RESPONSE (HEALTHY VS. MALIGNANT). THE PROJECT IS FULLY ALIGNED WITH THE SOCIETAL CHALLENGE OF THE H2020 PROGRAM ¿HEALTH, DEMOGRAPHIC CHANGE AND WELLBEING¿, AND IN PARTICULAR, IN THE CURRENT FOCUS OF PERSONALIZING HEALTH AND CARE AIMING AMONGST OTHERS TO IMPROVE OUR UNDERSTANDING OF THE CAUSES AND MECHANISMS UNDERLYING HEALTH AND DISEASE. IN ADDITION, THE TECHNOLOGY TO BE DEVELOPED IN THIS PROJECT BELONGS TO ONE OF THE KEY ENABLING TECHNOLOGIES (KET) IDENTIFIED BY THE EC-H2020 PROGRAM, SPECIFICALLY PHOTONICS. THUS, WE ANTICIPATE THAT THE OUTCOME OF THIS PROJECT WILL IMPACT AREAS OF PHOTONIC TECHNOLOGY DEVICES FOR APPLICATIONS IN THE BIOLOGICAL_x000D_ IMAGING INSTRUMENTATION SECTOR, AS WELL AS IN THE FIELD OF CELL BIOLOGY. IN PARTICULAR, WE FORESEE_x000D_ THAT OUR RESULTS MIGHT PROVIDE GUIDELINES ON THE DEVELOPMENT OF NOVEL MEDICINES DESIGNED AT_x000D_ INTERFERING WITH ANOMALOUS RECEPTOR NANOCLUSTERING AND/OR SIGNALING ACTIVITY, PROVIDING A MORE_x000D_ EFFICIENT TARGET TO FIGHT AGAINST MANY DISEASES. (English)
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Castelldefels
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Identifiers
FIS2017-89560-R
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