Wynalazek „Biologiczne platformy nanostrukturalne do ekspozycji obcych antygenów”,  opracowany przez zespół naukowców z Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii UG i GUMed pod kierunkiem dr Beaty Gromadzkiej, otrzymał ochronę patentową przyznaną przez Urząd Patentowy RP.

Przełomowy wynalazek (opracowany przez zespół naukowców w składzie: dr Karolina Zimmer, dr Mirosława Panasiuk, dr Weronika Hoffmann i dr hab. Stanisław Ołdziej, prof. UG pod kierunkiem dr Beaty Gromadzkiej) dotyczy nowatorskich chimerycznych nanostruktur biologicznych, które mogą znaleźć zastosowanie w precyzyjnym dostarczaniu leków do wybranych tkanek lub komórek, zwiększając skuteczność terapii i minimalizując działania niepożądane, oraz w rozwoju terapeutyków nowej generacji, opartych na biologicznych molekułach, takich jak białka czy peptydy, z potencjałem do leczenia chorób autoimmunologicznych, metabolicznych oraz nowotworowych.

Platforma oparta na wirusie Orsay, a dokładnie na fragmencie białka kapsydu (CP), to innowacyjne narzędzie, które przynosi wiele korzyści w medycynie, biotechnologii i naukach pokrewnych. Dzięki swojej zaawansowanej konstrukcji oferuje rozwiązania dla wielu wyzwań związanych z terapią, diagnostyką i produkcją biomolekuł.

Naukowcy zaprojektowali biologiczne nanostruktury inspirowane białkiem kapsydu (CP) wirusa Orsay. Ich konstrukcja została udoskonalona poprzez skrócenie i modyfikację białka CP, tak aby było bardziej stabilne i funkcjonalne. Dokonano również modyfikacji specjalnych domen, które ułatwiają budowę nanostruktury oraz umożliwiają wprowadzanie obcych antygenów.

Wynalazek oparty na wirusie Orsay otwiera nowe możliwości w projektowaniu nowoczesnych nanostruktur biologicznych, które mogą być wykorzystywane w diagnostyce, terapii i produkcji szczepionek. – Nasze odkrycie powstało w celu opracowania innowacyjnych rozwiązań umożliwiających efektywne wprowadzanie i ekspozycję obcych antygenów za pomocą nanostruktur biologicznych opartych na wirusie Orsay –  mówi dr B. Gromadzka i dodaje: –Wynalazek rozwiązuje kluczowe problemy współczesnej biotechnologii i medycyny, takie jak niska skuteczność terapii, trudności w produkcji wysokiej jakości materiałów biologicznych, ograniczenia w regeneracji tkanek oraz potrzeba rozwoju innowacyjnych terapii genowych, szczepionek i leków. Stanowi podstawę dla dalszego postępu w leczeniu chorób, diagnostyce i rozwoju spersonalizowanych terapii.

Dzięki wynalazkowi możliwa staje się:

• produkcja przeciwciał – tworzenie skutecznych narzędzi do stymulacji układu odpornościowego w celu uzyskania przeciwciał wysokiej jakości, wykorzystywanych w diagnostyce, terapii i badaniach naukowych;
• opracowanie antygenów referencyjnych – zapewnienie stabilnych i precyzyjnie zdefiniowanych antygenów, niezbędnych do walidacji szczepionek, testów diagnostycznych i badań klinicznych;
• rozwój nowoczesnych szczepionek – stworzenie platform umożliwiających efektywną ekspozycję antygenów w celu wywołania odpowiedzi immunologicznej, co pozwala na opracowanie szczepionek nowej generacji o wysokiej skuteczności i bezpieczeństwie;
• dostarczanie leków – użycie nanostruktur biologicznych jako nośników, które precyzyjnie dostarczają substancje aktywne do określonych tkanek lub komórek, zwiększając efektywność terapii i zmniejszając działania niepożądane;
• tworzenie terapeutycznych innowacji – umożliwienie rozwoju nowej generacji terapeutycznych molekuł biologicznych, takich jak białka czy peptydy, które mogą być stosowane w leczeniu chorób autoimmunologicznych, metabolicznych czy nowotworowych.

Jak działają te nanostruktury?

Nanostruktury opierają się na białku CP, które pełni kluczową rolę w tworzeniu stabilnych cząstek. Dodano do niego specjalne elementy, które zwiększają funkcjonalność:

• metka oligomeryzująca: jest to sekwencja pochodząca z czynnika transkrypcyjnego, która stabilizuje całą strukturę oraz umożliwia pakowanie DNA wewnątrz nanostruktury;
• specjalny peptyd CNGRC: ma właściwości przeciwnowotworowe i może być używany do precyzyjnego dostarczania leków do komórek nowotworowych.

Wynalazek może znaleźć zastosowanie w produkcji szczepionek nowej generacji, w nowoczesnych terapiach onkologicznych jako możliwość dostarczania antynowotworowych cząsteczek do specyficznych komórek, minimalizując skutki uboczne i zwiększając skuteczność leczenia, oraz w produkcji przeciwciał i antygenów referencyjnych – ułatwiając produkcję wysokiej jakości biomolekuł niezbędnych w diagnostyce i badaniach naukowych.

– Prace nad wynalazkiem były niezwykle ekscytujące, szczególnie w kontekście badania wpływu poszczególnych regionów białka kapsydowego (CP) wirusa Orsay na stabilność biologicznych nanostruktur. Szczególne zainteresowanie wzbudziło zastosowanie metek oligomeryzujących, które nie tylko zwiększają stabilność struktury, ale także umożliwiają dodatkowe funkcje, takie jak enkapsulacja DNA czy stymulacja odpowiedzi przeciwnowotworowej – mówi dr Beata Gromadzka. – Nasza opatentowana technologia jest interesująca zarówno dla branży weterynaryjnej, jak i farmaceutycznej. Może zostać wykorzystana do produkcji szczepionek, leków, terapeutyków czy testów diagnostycznych.

Dr Beata Gromadzka jest prezeską NaNoExpo – biotechnologicznej spółki spin-off Uniwersytetu Gdańskiego, która świadczy usługi badawczo-rozwojowe oraz dostarcza rozwiązania w zakresie bioinżynierii nanostruktur biologicznych.