ZAŁOŻENIA
Celem projektu MARA jest stworzenie samoorganizujących się struktur DNA-origami, naśladujących reakcje białek, a ostatecznie opracowanie molekularnego nano-wiertła, które może specyficznie rozpoznawać docelowe bakterie i niszczyć je poprzez perforowanie ich błon. Wprowadzi to nieodwracalne zmiany w ich systemie osmotycznym i tym samym pozwoli na walkę z drobnoustrojami opornymi na konwencjonalne antybiotyki.
OPIS
Ukierunkowane leczenie chorób zakaźnych i powstrzymanie dalszego rozprzestrzeniania się patogenów opornych na wiele leków jest wyzwaniem klinicznym. W MARA dążymy do opracowania
i połączenia trzech nowatorskich technologii Autonomous Detection Nucleic Acids (AUDENA), DNA Scaffold Embedded Protein Emulation Complex (D-SEPEC) oraz Molecular Robot (MORO), aby stworzyć oparty na DNA zestaw narzędzi molekularnych do szybkiej charakterystyki patogenów i leczenia.
Działając jako ramię wykrywające w MORO, AUDENA będzie służył do wykrywaniu antygenów patogenicznych przy użyciu opartych na DNA konstruktów do detekcji molekularnej. AUDENA to jednoniciowe sondy DNA, które zawierają chemicznie zmodyfikowany aptamer do rozpoznawania celu oraz DNAzym do raportowania sygnału. AUDENA będą zaprojektowane do rozpoznawania czynników oporności na antybiotyki i bakteryjnych antygenów powierzchniowych. Ogólnie rzecz biorąc, AUDENA można stosować jako czujniki w stosunku do prawie wszystkich substancji chemicznych, pod warunkiem, że wyprodukowany zostanie aptamer przeciwko określonym celom.
Podczas gdy AUDENA działają jako ramię wykrywające w MORO, D-SEPEC będą główną siłą roboczą.
D-SEPEC to połączenie struktury origami DNA z enzymatycznym centrum katalitycznym osadzonym w rusztowaniu nanostruktury. Rezultatem jest emulacja reakcji pierwotnego enzymu. W celu weryfikacji koncepcji planuje się emulację napędzanego ATP motoru molekularnego z Archea.
Celem MORO jest połączeniem mechanizmu celowania opartego na AUDENA i motoru D-SEPEC napędzającego wiertło molekularne w jedną strukturę, tworząc robota molekularnego. W obecności patogenu MORO ma dokować na jego powierzchni, aktywować napędzany przez ATP motor, który umieści głowicę wiertła w błonie komórkowej patogena, zakłócając jej funkcję. Ocenę funkcjonalności MORO planuje się w oparciu o kilka ludzkich patogenów.
ROLA PURE BIOLOGICS
Rola Pure Biologics w projekcie MARA polega na opracowaniu chemicznie modyfikowanych aptamerów, zaprojektowanych do rozpoznawania odpowiednich antygenów bakteryjnych i białek oporności na antybiotyki (np. beta-laktamaz). Aptamery będą pełnić funkcję nanosond służących do wykrywania celu i połączonych z DNAzymem do raportowania sygnałów – tworząc AUDENA (Autonomous Detection Nucleic Acids). To z kolei posłuży jako integralna część elementu rozpoznawczego zawierającego nanoroboty MORO oparte na DNA.
POSTĘPY PROJEKTU
Pure Biologics przeprowadził kilkanaście kampanii selekcji aptamerów in vitro dla różnych białek docelowych, w tym markerów powierzchniowych, a także enzymów oporności na antybiotyki. Selekcje doprowadziły do zidentyfikowania kilku bardzo specyficznych aptamerów. Zmierzone parametry kinetyczne zidentyfikowanych aptamerów pokazują, że wygenerowane aptamery można wykorzystać w dalszych etapach projektu.
INFORMACJE O PROJEKCIE
Tytuł: Molecular Analytical Robotics Assays
Program: Projekt realizowany w ramach działania „Future and Emerging Technologies Open”, Programu ,,Horizon 2020-European Union funding for Research & Innovation”
Wartość: PLN 2 364 360,00 zł (całe konsorcjum: PLN 16 577 388,67)
Wkład Funduszy Europejskich: 2364 360,00 zł (wartość projektu całego konsorcjum: 16 577 388,67 zł)
Start: 1 grudnia 2015 (data wejścia Pure Biologics: 19 grudnia 2017)
Koniec: 31 sierpnia 2020
Członkowie konsorcjum: Austriacki Instytut Technologii (Austria), Albert-Ludwigs-Universität Freiburg (Niemcy), Aarhus Universitet (Dania), Imperial College London (Wielka Brytania), Pure Biologics S.A.
Link: http://www.maraproject.eu
