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.

–To już kolejne innowacyjne rozwiązanie z dyscypliny biotechnologii, które jest chronione patentem – informuje dyrektorka Centrum Transferu Technologii UG Katarzyna Gronowska, koordynującego proces zarządzania własnością intelektualną w UG.

Ten przełomowy wynalazek 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, jak i
• 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.

W zespole badawczym dr Gromadzkiej, wspólnie pracowali nad wynalazkiem naukowcy: dr Karolina Zimmer,  dr Mirosława Panasiuk, dr Weronika Hoffmann i dr hab. Stanisław Ołdziej, prof. UG.

Naukowcy zaprojektowali biologiczne nanostruktury inspirowane białkiem kapsydu (CP) wirusa Orsay. Ich konstrukcja została znacznie ulepszona poprzez:

• skrócenie i modyfikację białka CP, tak aby było bardziej stabilne i funkcjonalne.
• modyfikację specjalnych domen i, takich jak domeny P i S oraz motywów CNGRC czy też LZN, 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 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 niemu 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: platforma pozwala na prezentowanie antygenów w sposób skuteczny, co wspomaga wywoływanie odpowiedzi immunologicznej i zwiększa efektywność szczepionek.
• w nowoczesnych terapiach onkologicznych: jako możliwość dostarczania antynowotworowych cząsteczek do specyficznych komórek, minimalizując skutki uboczne i zwiększając skuteczność leczenia.
• w produkcji przeciwciał i antygenów referencyjnych – ułatwiając produkcję wysokiej jakości biomolekuł niezbędnych w diagnostyce i badaniach naukowych.

-Jak wyglądały prace nad wynalazkiem?

– 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.

– Nasza opatentowana technologia jest interesująca zarówno dla branży weterynaryjnej jak i farmaceutycznej – stwierdza dr Beata Gromadzka. – Może zostać wykorzystana do produkcji szczepionek, leków terapeutyków jak i testów diagnostycznych.

To innowacyjne rozwiązanie stanowi zaawansowaną platformę biologiczną, łączącą precyzyjną nanotechnologię i biotechnologię i ma duży potencjał na wykorzystanie w medycynie i przemyśle farmaceutycznym.

Zdobycie ochrony patentowej to znaczący krok w kierunku wdrożenia tego rozwiązania na rynek.

Twórczyni – dr Beata Gromadzka jest od 2020 roku prezeską NaNoExpo– biotechnologicznej spółki spin-off Uniwersytetu Gdańskiego, która świadczy usługi badawczo-rozwojowe oraz dostarcza rozwiązania w zakresie bioinżynierii nanostruktur biologicznych.

Opracowanie: BG, CTT UG

Kontakt do Centrum Transferu Technologii – +48 58 523 33 74 lub +48 58 523 33 75, biuro@ctt.ug.edu.pl