Hirnpathologien sind hochkomplexe und schwerwiegende Erkrankungen. Trotz der jüngsten Fortschritte ist ihre Prognose düster und stellt eine beträchtliche gesellschaftliche Herausforderung dar.

Fünf akademische Zentren und ein KMU aus ganz Europa haben sich im EU-Projekt GLADIATOR unter der Koordination der University of Cyprus, Zypern, und des FuE-intensiven KMU EPOS-Iasis mit einer führenden japanischen Universität zusammengeschlossen, um eine innovative und umfassende theranostische (therapeutische + diagnostische) Lösung bei Hirntumoren zu entwickeln. Sie verbinden Biowissenschaften, Bio-Nanotechnologie, Ingenieurwesen und Informationskommunikationstechnologien (IKT) miteinander.

Das GLADIATOR-Projekt wird einen funktionierenden Prototyp eines vollständigen, autonomen und klinisch anwendbaren, nanonetzwerkbasierten, theranostischen Systems liefern, das auf dem konzeptionellen Rahmen der Externally Controllable Molecular Communications (ECMC) basiert. Molekulare Kommunikation ist die aufkommende Disziplin der Erforschung der Übertragung von kodierten Nachrichten über molekulare Kanäle in Lösungen, Zellen oder ganzen lebenden Organismen. Solche Systeme können sogar Netzwerke von Bio-Nanomaschinen bilden, die, wenn sie extern gesteuert werden, abgefragt werden können, um Informationen über den Status von Krebserkrankungen zu erhalten, aber auch um die bösartigen Zellen zu manipulieren und somit das Fortschreiten der Krankheit zu beeinflussen.

Mit Glioblastoma-Multiform-Tumoren, den schädlichsten der Hirnpathologien, als Proof-of-Concept-Fall, wird GLADIATOR eine innovative theranostische Plattform aus kombinierten zellbasierten und elektronischen Komponenten entwickeln. Rational gestaltete reprogrammierende (therapeutische) Bio-Nanosysteme werden mit der zugrundeliegenden biologischen Umgebung wechselwirken, Nanonetzwerke bilden und eine revolutionäre Intervention definieren. Eine hybride bioelektronische Schnittstelle, bestehend aus gekoppelten externen und implantierbaren Systemen, werden die Kommunikationskanäle ermöglichen, die in ein drahtloses ECMC-Netzwerk integriert sind. Dieses System dient dazu, die Entwicklung und das Wiederauftreten des räumlich-zeitlichen Tumors autonom zu überwachen und bei Bedarf mittels Hochfrequenz-Stimulation geeignete Umprogrammierungsmaßnahmen anzustoßen.

Das Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT ist mit seinen Abteilungen »Kryo- und Stammzelltechnologie« und »Bioprozesse und Bioanalytik« innerhalb der Hauptabteilung Medizinische Biotechnologie sowie der Hauptabteilung Ultraschall sowohl an der Synthese der allogenen oder patientenspezifischen Organoide und dem Proof-of-Concept in vitro an komplexen biologischen Modellen als auch an dem Aufbau des mikro-optoelektronischen Sensors beteiligt. Das Fraunhofer IBMT greift auf jahrzehntelange Erfahrung im Bereich der Geräte- und Technologieentwicklung auf den Gebieten Biomedizin-/Medizintechnik, medizinische Biotechnologie, (insbesondere Kryo(bio)technologie, Nano(bio)technologie sowie Stammzelltechnologie), Ultraschall-Technik, Biomedizinische Mikrosysteme, Theranostik, (mobile) Labortechnologie und -automatisierung zurück.

Mit der überdisziplinären »Bio-Nanosystem-Diagnostik« wird ein Paradigmenwechsel in der Onkologieforschung erwartet. GLADIATOR als radikale langfristige Vision, führt zu einem drastischen Wandel in der Krebsüberwachung und -therapie, läutet die Entstehung des ECMC-Bereichs ein und verändert die aufstrebende Industrie des »Internet-of-Nanobio-Things«, was zu technologischen und klinischen Entwicklungen mit hohen sozioökonomischen Auswirkungen führt.

Die Ergebnisse des Projekts sollen helfen, künftig die Prognose der Patienten zu verbessern, indem sie Rückfälle minimieren und die Medikamententoxizität reduzieren. Verbesserte Gesundheit, verlängerte Lebenserwartung und Produktivität, reduzierte Krankenstände, kürzere Krankenhausaufenthalte, weniger Arztbesuche, geringerer Personal- und Pflegekräfteeinsatz werden sich darüber hinaus positiv auf die bereits überlasteten Gesundheitssysteme auswirken. Die zukunftsweisenden biologischen und nanotechnologischen Innovationen, Entwicklungsmethoden und Berechnungs- und Analysewerkzeuge, die im Projekt GLADIATOR entwickelt werden, werden beträchtliche wirtschaftliche Auswirkungen haben, da sie in bedeutenden Marktsegmenten eingesetzt werden können, wie man aus globalen Marktprognosen entnehmen kann.

Projektkoordinator
Dr. Constantinos Pitris
Associate Professor
Department of Electrical and Computer Engineering
School of Engineering
University of Cyprus
75 Kallipoleos street
P.O.Box 20537
CY-1678 Nicosia
Zypern
Tel: +357 22 89229797
E-Mail: cpitris@ucy.ac.cy
Website: http://www.eng.ucy.ac.cy/cpitris/

Wissenschaftlicher Koordinator
Dr. Andreani Odysseos
Director of Research
EPOS-Iasis Research and Development, Ltd
Kosti Palama 34, APT 5
CY-1096 Nicosia
Zypern
Tel: +357 22 373089
Mob: +357 99 431729
E-Mail: andreani@epos-iasis.com
Website: http://www.epos-iasis.com

Projektpartner

• University of Cyprus, Zypern
• University of Oulu, Finnland
• Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT, Deutschland
• Waterford Institute of Technology, Irland
• Norwegian University of Science and Technology, Norwegen
• Osaka University, Japan
• EPOS-Iasis, Zypern

CALL: H2020-FETOPEN-2018-2019-2019-2020-01-01
Funding Scheme: RIA
Angebotsnummer: 8288837
Angebotskürzel: GLADIATOR
Dauer (Monate): 48
Projektbeginn/Projektende: 01.01.2019 - 31.12.2022
Titel: Nächste Generation in der Theranostik von Hirnpathologien mit autonomen, extern steuerbaren Nanonetzwerken: Ein transdisziplinärer Ansatz mit Bio-Nanosystem-Schnittstellen.
Aktivität: FETOPEN-RIA-2018