BIOMIMETIC NANOCAPSULAS FOR THE TARGETED ADMINISTRATION OF NANOMEDICINES (Q3188619)

DURANTE LA ULTIMA DECADA HEMOS SIDO TESTIGOS DE UN SENSACIONAL AVANCE CIENTIFICO Y MEDICO EN TRATAMIENTO DEL CANCER, INMUNOTERAPIA, TERAPIA CELULAR, REPROGRAMACION CELULAR, EDICION GENOMICA Y NANOMEDICINA, QUE NOS AYUDARA A ENCONTRAR MEJORES SOLUCIONES PARA LUCHAR CONTRA MULTITUD DE ENFERMEDADES, ENTRE ELLAS LAS DE MAYOR IMPACTO SOCIAL Y ECONOMICO COMO EL CANCER Y EL ICTUS. LA MAYORIA DE LAS SOLUCIONES PROPUESTAS, Y POR PROPONER, REQUERIRAN DE UNA ADMINISTRACION SEGURA Y EFICIENTE DE LOS FARMACOS, DIRIGIDA A CELULAS Y/O TEJIDOS ESPECIFICOS, PERMITIENDO DE ESTE MODO MINIMIZAR EFECTOS SECUNDARIOS Y NO DIANA. POR OTRO LADO, AUNQUE LA NANOTECNOLOGIA NOS ESTA ACERCANDO AL CONCEPTO DE ADMINISTRACION DE FARMACOS ¿INTELIGENTES¿, LA INMENSA MAYORIA DE LOS NANOSISTEMAS DESARROLLADOS ACTUALMENTE TIENEN MUY BAJA ESPECIFICIDAD IN VIVO. POR EJEMPLO, INDEPENDIENTEMENTE DE LA ESTRATEGIA DE VECTORIZACION DE NANOMATERIALES, ACTIVA (P.EJ. ANTICUERPOS) O PASIVA (EFECTO EPR, DEL INGLES ENHANCED PERMEABILITY AND RETENTION), MAS DEL 99% DE LAS NANOPARTICULAS (NPS) ADMINISTRADAS IN VIVO SON SECUESTRADAS POR MACROFAGOS Y ACABAN ACUMULANDOSE EN EL HIGADO Y EL BAZO, SIN LLEGAR A REALIZAR SU FUNCION. POR LO TANTO, UNA DE LAS PRIORIDADES MAS CRUCIALES EN EL AMBITO DE LA NANOBIOTECNOLOGIA Y LA NANOQUIMICA SE CENTRA EN DESARROLLAR SOLUCIONES VERDADERAMENTE EFICIENTES PARA LA ADMINISTRACION DIRIGIDA DE NANOMEDICINAS IN VIVO, AUMENTANDO A SU VEZ SU BIODISPONIBILIDAD. EN EL PROYECTO BIOMIMED NOS CENTRAREMOS EN EL DESARROLLO DE NANOSISTEMAS BIOMIMETICOS BASADOS EN MEMBRANAS CELULARES, MAS CONCRETAMENTE EN LA MEMBRANA EXTERNA DE PLAQUETAS (O TROMBOCITOS) COMO PRUEBA DE CONCEPTO, CON EL FIN DE DIRIGIR LOS NANOSISTEMAS A REGIONES DEL SISTEMA VASCULAR CEREBRAL CAUSANTES DEL ICTUS ISQUEMICO. EL ICTUS TIENE UN GRAN IMPACTO EN NUESTRA SOCIEDAD, SIENDO LA PRIMERA CAUSA DE DISCAPACIDAD EN ESPAÑA. ADEMAS EL ICTUS ES UNA EXCELENTE DIANA PARA LA NANOMEDICINA, YA QUE LA ZONA A TRATAR (TROMBO LOCALIZADO EN UNA ARTERIA CEREBRAL) SE ENCUENTRA EN EL SISTEMA VASCULAR (NOTESE QUE ATRAVESAR LA BARRERA HEMATOENCEFALICA NO ES UN PROBLEMA AQUI). EN ESTE PROYECTO EXPLORAREMOS UNA NUEVA APROXIMACION BASADA EN LA ESPECIFICIDAD DE MIGRACION DE LAS PLAQUETAS HACIA PROCESOS DE HEMOSTASIA Y TROMBOSIS, QUE SE IMPLEMENTARA EN LOS NANOSISTEMAS QUE SE DESARROLLARAN. PARA ELLO SE PROPONE DISEÑAR UNA ENVOLTURA/CUBIERTA DE PROTEINAS Y COMPONENTES DE MEMBRANA EXTRAIDAS DE PLAQUETAS, SOBRE NANOCAPSULAS (NCS), MIMETIZANDO ASI LA ESTRUCTURA, ORGANIZACION Y SEÑALIZACION DE LA SUPERFICIE DE PLAQUETAS. SE INVESTIGARAN LAS PROPIEDADES BIO-FISICOQUIMICAS DE LOS NANOSISTEMAS DESARROLLADOS, ASI COMO SU ESPECIFICIDAD Y VIABILIDAD IN VITRO. SE LLEVARAN A CABO ESTUDIOS BASICOS DE BIODISTRIBUCION POR IMAGEN POR RESONANCIA MAGNETICA (MRI POR SUS SIGLAS EN INGLES) Y POR TOMOGRAFIA POR EMISION DE POSITRONES (PET POR SUS SIGLAS EN INGLES), ASI COMO UNA PRUEBA DE CONCEPTO CON NCS BIOMIMETICAS SONOSENSIBLES EN UN MODELO ANIMAL DE ISQUEMIA CEREBRAL. (Spanish)

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IN THE PAST DECADE, WE HAVE WITNESSED DRAMATIC PROGRESS IN OUR UNDERSTANDING OF CANCER, IMMUNOTHERAPY, CELL THERAPY, CELL REPROGRAMMING, GENOME EDITING AND NANOMEDICINE, WHICH WILL HELP US FIND BETTER SOLUTIONS TO FIGHT MANIFOLD DISEASES, INCLUDING THOSE OF HIGHEST SOCIAL AND ECONOMIC IMPACT SUCH AS CANCER AND STROKE. MANY OF THE PROPOSED SOLUTIONS WOULD LIKELY ENTAIL SAFE AND EFFICIENT DELIVERY OF PHARMACEUTICAL FORMULATIONS TO TARGETED CELLS AND/OR TISSUES. IN THIS WAY, MANY SECONDARY AND OFF-TARGET EFFECTS COULD BE MINIMIZED OR EVEN FULLY AVOIDED. ON THE OTHER HAND, ALTHOUGH THE NANOTECHNOLOGY HAS BROUGHT THE CONCEPT OF ¿SMART¿ DELIVERY NANOPLATFORMS, MOST OF THE CURRENT NANOMEDICINES HAVE VERY LOW SPECIFICITY IN VIVO. FOR INSTANCE, NO MATTER WHICH FUNCTIONALIZATION STRATEGY IS CHOSEN, PASSIVE OR ACTIVE TARGETING, MORE THAN 99% OF THE NANOPARTICLES ADMINISTERED IN VIVO END UP IN THE MONONUCLEAR PHAGOCYTIC SYSTEM (MPS), MAINLY SEQUESTERED BY MACROPHAGES IN THE LIVER AND THE SPLEEN, IN GENERAL WASTING THEIR THERAPEUTIC FUNCTION. THEREFORE, THE DEVELOPMENT OF TRULY EFFICIENT SOLUTIONS FOR THE TARGETED DELIVERY OF NANOMEDICINES IN VIVO, THEREBY IMPROVING THEIR BIOAVAILABILITY, REMAINS AMONG THE MOST CRUCIAL CHALLENGES IN THE FIELD OF NANOTECHNOLOGY AND MEDICINE. IN THIS PROJECT BIOMIMED, WE WILL FOCUS IN THE DEVELOPMENT OF BIOMIMETIC NANOSYSTEMS DERIVED FROM CELLULAR MEMBRANES, MORE SPECIFICALLY FROM PLATELETS (OR THROMBOCYTES) AS PROOF OF CONCEPT, AIMING HIGHLY SPECIFIC TARGETING OF BLOOD CLOTS (THROMBUS) IN THE VASCULAR SYSTEM OF THE BRAIN, MAIN CAUSE OF ISCHEMIC STROKE. STROKE HAS AN IMPORTANT IMPACT IN OUR SOCIETY, BEING THE LEADING CAUSE OF DISABILITY IN SPAIN. MOREOVER, STROKE IS A HIGHLY SUITABLE OBJECTIVE FOR NANOMEDICINE SINCE THE TREATMENT TARGET IS WITHIN THE VASCULAR SYSTEM (NOTICE THAT THE BLOOD-BRAIN BARRIER IS NOT AN ISSUE HERE). THE CAPABILITY OF PLATELETS TO MIGRATE INTO SITES OF HEMOSTASIS AND THROMBOSIS WILL BE IMPLEMENTED IN THE NANOSYSTEMS PROPOSED. TO THIS AIM, WE PROPOSE TO ENGINEER A COATING OF PROTEINS AND MEMBRANE COMPONENTS EXTRACTED FROM THE PLATELETS ONTO THE SURFACE OF NANOCAPSULES (NCS), THEREBY MIMICKING THE STRUCTURE, ORGANIZATION AND SIGNALING OF PLATELETS. WE WILL INVESTIGATE THE BIOPHYSICOCHEMICAL PROPERTIES OF THE PROPOSED NANOSYSTEMS, AS WELL AS THEIR SPECIFICITY AND VIABILITY IN VITRO. IN ADDITION, WE WILL PERFORM PRELIMINARY IN VIVO STUDIES OF BIODISTRIBUTION BY MRI/PET, AS WELL AS A PROOF-OF-CONCEPT WITH SONOSENSITIVE BIOMIMETIC NCS IN A THROMBOEMBOLIC ANIMAL MODEL OF CEREBRAL ISCHEMIA. (English)

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Santiago de Compostela

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Spanish Kohesio ID

CTQ2017-89588-R

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BIOMIMETIC NANOCAPSULAS FOR THE TARGETED ADMINISTRATION OF NANOMEDICINES (Q3188619)

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