témavezető: Fehér Krisztina
helyszín (magyar oldal): Kémia épület NMR kutató és szolgáltató laboratórium helyszín rövidítés: D-22
A kutatási téma leírása:
Az immunonkológia az immun rendszer arzenálját mozgósítja a rák ellen és az utóbbi évtizedben óriási előrelépést tett a rákbetegségek elleni küzdelemben. Új típusú gyógyszerhordozók és adjuvánsok kiemelkedően fontosak az immunonkológában az immun rendszer aktiválása és a megfelelő immun válasz kiváltása érdekében. A bakteriális eredetű CpG motívumot tartalmazó egyszálú DNS immunmodulánsok (OligoDeoxyNucleotide, ODN) az adjuvánsok egyik legnagyobb ígéretes csoportja. A ODN immunmodulánsok a Toll-like Receptor (TLR9) általi molekula felismerés réven fejtik ki a hatásukat. Gyógyszerhordozóikként 100 nm alatti méretű, kis méret eloszlású szilika maggal és zirkónia felülettel rendelkező zirkónia@szilika nanorészecskéket (NR) tesztelünk. Az adjuvánsok NR-k felületén való stabil immobilizálásához, az intermolekuláris kölcsönhatások megértésére van szükség. A szervetlen NR-hez való kötődést elősegítik a szabályos másodlagos szerkezeti elemek megléte, míg a receptorral való kölcsönhatásra a rendezelten egy-szálas régiók képesek. Ezért az ODN molekulák szerkezetének jellemzése nagyban elősegíti olyan szekvenciák kiválasztását, amelyek stabilan kötődnek a hordozóhoz, de a receptorokkal is kölcsönhatásba tudnak lépni.
A kutatás egy nemzetközi interdiszciplináris együttmüködés része, amelyben több egymást kiegészítő szakértelemmal rendelkező kutatócsoport vesz részt: a nanorészecskék szintézise és fiziko-kémiai karakterizálása a SCRIPTS (Sol-gel Centre for Research on Inorganic Powders and Thin films Synthesis) és a NMRstr (NMR and Structural Analysis) csoportban történik, Prof. Isabel Van Driesscke és Prof. Jose Martins vezetésével, a létrehozandó NR-ODN nanohordozó rendszerek immunológiai jellemzése a GERN (Gent Research Group on Nanomedicines) csoportban történik Prof. Stefaan De Smedt irányításával a Ghenti Egyetemen, Belgiumban. Ezekhez a kísérletekhez kapcsolodik a tervezett kutatás, amelyben NMR spektroszkópiai módszerek és biomolekuláris szimulációk segítik az adjuváns és a NR-k közötti kölcsönhatás megértését és legalkalmasabb ODN-NR pár kiválasztását gyors és olcsó szimulációk alapján, még a drága és lassú biológiai kísérletek előtt. A kutatás során tervezzük egyensúlyi atomisztikus molekula dinamikai (MD) számításokat használatát az ODN molekulák szerkezeti elemeinek jellemzésére, amelyek során a DNS molekulákra kifejleszett AMBER bsc1 erőtéret használjuk. Ezen erőterek azonban dupla szálas DNS molekulákra lettek parametrizálva, igy az egy szálas DNS-re való alkalmazásukat ellenőrizni kell kísérleti eredmenyekkel való összehasonlítással.
Az ODN molekulák NMR vizsgálatainak célja a konformáció geometriai jellemzőinek meghatározása. Ennek első lépése a NMR spektrumok jelhozzárendelése klasszikus 2 dimenziós NMR módszerekkel. A konformáció jellemzéséhez meghatározzuk három kötéses csatolásokat, amelyek torziós szögekre adnak információt. A ODN molekulák transzlációs diffúziós állandóját meghatározzuk DOSY spektroszkópiával, ebból pedig az Einstein-Stokes egyenlet alkalmazásával a megállapítható a molekula hydrodinamikai sugara, amely jellemző a molekula méretére, alakjára és aggregációs-oligomerizációs állapotára.
A helyi, rövid hatótávolságú konformáció jellemzése érdekében, a MD szimulációkból meghatározható átlagos torziós szögeket csatolási állandókkal fogjuk összehasonlítani a Karplus egyenleten keresztül, míg a molekula nagy hatótávolságú konformációjának jellemzésére a molekula dinamikából kiszámított forgási sugarat az NMR diffúziós kisérletekből megmért hidrodinamikai sugarakkal fogjuk öszevetni.
A szerkezeti sajátságok alapján kiválasztott ODN szekvenciák adszorpcióját megvizsgáljuk különböző méretű zirkónia@szilika NR-kel. NMR spektroszkópiás vizsgálatok lehetővé teszik a NR felület összetételének és sűrűségének jellemzését, a NR-biomolekula méretének és szerkezetének valamint a kötődés erősségének meghatározását. A biomolekulák kötődését NR-khez megtöbbszöröződött méretük miatt lassabb transzlációs diffúzió révén kisérjük nyomon diffúziós DOSY NMR spektroszkópiával. Ugyanezen okból a tranzverzális T2 relaxáció felgyorsul és a NR-hez kötött biomolekulák NMR jelei kiszélesednek, amit követünk CPMG kisérletekkel.
Az eredmények a kötődés erősségének és a immunmoduláns karakter megtartásának olcsó és gyors előrejelzésére használhatók, így kiinduló pontot szolgáltatnak az együttműködő partnerek számára az előállított zirkónia@szilika NR hordozók felületmódosításához. A kutatás hosszútávú társadalmi jelentőssége új, innovatív immunonkológiában hasznosítható nanohordozók kifejleszéséhez való hozzájárulás.
előírt nyelvtudás: angol felvehető hallgatók száma: 1
Jelentkezési határidő: 2018-05-15
2024. IV. 17. ODT ülés Az ODT következő ülésére 2024. június 14-én, pénteken 10.00 órakor kerül sor a Semmelweis Egyetem Szenátusi termében (Bp. Üllői út 26. I. emelet).
Bejelentkezés
