Verder ontwikkelen van fotoporatie voor gebruik in wetenschappelijk onderzoek en klinische applicaties

Bron: Kevin Braeckmans

Prof. Kevin Braeckmans (UGent) is één van de twee Vlaamse onderzoekers die recent een ERC Proof of Concept Grant ontvingen. Deze financiering heeft tot doel om het commerciële of maatschappelijke potentieel van hun onderzoek te verkennen. Wij stelden hem enkele vragen.

Wat houdt jouw onderzoek juist in? 

Meer en meer zijn geneesmiddelen gebaseerd op biologische moleculen, waaronder eiwitten en nucleïnezuren. Deze complexe moleculen laten toe om heel specifiek in te grijpen op ziekteprocessen, daar waar dit vaak moeilijker te realiseren is met de klassieke kleine geneesmiddelmoleculen. Het blijkt echter een grote uitdaging om deze nieuwe klasse van biologische geneesmiddelen die een heel pak groter en gevoeliger zijn op de juiste plek in het lichaam te krijgen. Daarom wordt er intensief onderzoek gedaan naar de ontwikkeling van nanomaterialen die fungeren als minuscule ‘taxi’ voor deze moleculen om hen veilig af te leveren precies daar waar ze nodig zijn. Men noemt dit soms ‘nanomedicijnen’. In ons onderzoek hebben we sterk ingezet op de ontwikkeling van optische methodes, veelal gebaseerd op geavanceerde microscopie, om het gedrag van dergelijke nanomedicijnen in de relevante biologische weefsels beter te begrijpen. Dat is namelijk noodzakelijk om zo op een gerichte manier hun design en structuur te gaan optimaliseren zodat ze nog beter hun taak kunnen volbrengen. Daarnaast doen we onderzoek naar het gebruik van licht als stimulus om de afgifte van geneesmiddelmoleculen in weefsels en cellen beter mogelijk te maken. Licht is immers goed controleerbaar en compatibel met biologische weefsels. Zodoende is het een attractieve vorm van energie om actief te gaan gebruiken voor geneeskundige toepassingen.

Welk onderzoek ga je uitvoeren met je Proof of Concept Grant?

Het onderzoek binnen de ERC Proof of Concept Grant kadert in het gebruik van licht om actief moleculen af te leveren in cellen, wat een veel voorkomende noodzaak is voor zowel fundamenteel biologisch onderzoek als biomedische toepassingen. Bij wijze van voorbeeld, een bijzondere toepassing is het produceren van genetisch gewijzigde therapeutische cellen waarvoor specifieke biologisch actieve moleculen moeten binnen gebracht worden in de cellen om ze therapeutisch potenter te maken. Fotoporatie is een opkomende technologie, gebaseerd op een combinatie van laserlicht en lichtgevoelige nanomaterialen, die in staat is om dergelijke moleculen binnen te brengen in een brede waaier aan celtypes, en dit op efficiënte wijze met minimale impact op gezondheid van de cellen.

Na verscheidene jaren van intensief onderzoek naar fotoporatie willen we nu deze technologie verder ontwikkelen voor gebruik in wetenschappelijk onderzoek en klinische applicaties zoals celgebaseerde therapieën. De proof of concept grant heeft specifiek tot doel om een duidelijker zicht te krijgen op de valorisatie-opportuniteiten van fotoporatie. Concreet betekent dit dat we een gedetailleerd marktonderzoek zullen doen naast ook wetenschappelijke activiteiten waaronder de ontwikkeling van een fotoporatie toestel en de bijhorende licht-gevoelige nanomaterialen.

Heeft jouw onderzoek het afgelopen jaar vertraging opgelopen door de coronacrisis of zijn er gevolgen voor jouw onderzoek?

Al bij al valt dit eigenlijk nog mee. Tijdens de eerste corona-golf hebben we effectief vertraging opgelopen doordat experimenteel werk niet kon voortgezet worden tijdens de volledige lock-down. Maar nadien hebben we een efficiënt systeem opgesteld waarbij in shiften wordt gewerkt zodat er op elk ogenblik maar een beperkt aantal personen aanwezig zijn per lokaal. Op deze manier meen ik te mogen stellen dat we sindsdien toch op 80-90% van onze normale capaciteit kunnen verder werken. Een paar maanden vertraging in onderzoek is op zich niet zo’n ramp, maar het brengt wel financiële consequenties met zich mee doordat bijvoorbeeld de mandaten van doctoraatstudenten moeten verlengd worden. De financierende instanties hebben daar jammer genoeg geen extra fondsen voor voorzien zodat iedere prof dit zelf op een of andere manier dient op te lossen. Door nauw samen te werken met een aantal collega’s ben ik daar tot nog toe gelukkig in geslaagd, maar dit is zeker geen evidente zaak en wellicht ook niet voor alle collega’s mogelijk.

Welke rol heeft FWO tot nu toe gespeeld in uw carrière?

Het is denk ik geen overdrijving als ik stel dat FWO als financieringskanaal onontbeerlijk is geweest, te beginnen met mijn post-doc mandaat en later voor verschillende onderzoeksprojecten. Ook verscheidene onderzoekers binnen mijn team zijn de gelukkige ontvangers van een FWO mandaat. Zonder deze bron van financiering zou het erg moeilijk zijn om aan voldoende financiële middelen te geraken om op hoog niveau aan onderzoek te doen.

------------------------------------------------------------------------------------------

(A) Our Centre for Advanced Light Microscopy hosts a variety of advanced optical setups and microscopes of which two examples are shown. Such high-end instrumentation is essential to study e.g. the dynamics of nanomedicines in cells and tissues.
(B) Photoporation combines laser irradiation with light-absorbing nanoparticles to transfect cells with high efficiency, high throughput and low cytotoxicity.
(C) Illustration of spatial selective delivery by photoporation, showing cells cultured in a petridish which are transfected according to the drawing of Albert Einstein by appropriate scanning of the photoporation laser beam.