Projekt CEMBAM prepája výskumné aktivity ôsmich partnerov z rôznych sektorov


V rámci projektu CEMBAM – Centrum medicínskeho bioaditívneho výskumu a výroby z operačného programu Integrovaná infraštruktúra, ktorý je spolufinancovaný z Európskeho fondu regionálneho rozvoja, vzniklo multidisciplinárne konzorcium špičkových slovenských vedecko-výskumných organizácií z rôznych sektorov - od štátneho, cez neziskový až po podnikateľský. Výskum, ktorý sa zameriava na nové postupy pre liečbu degeneratívne a nenávratne poškodených tkanív s využitím prístupov regeneratívnej medicíny, všetky subjekty vzájomne vhodne prepája. Každý z partnerov zodpovedá za svoje aktivity, ktoré však na seba úzko nadväzujú. Ich koordinátorom je Národný ústav reumatických chorôb v Piešťanoch.

 


Tkanivové inžinierstvo a regeneratívna medicína patria k najatraktívnejším témam biomedicínskeho výskumu v celosvetovom meradle. Aj napriek významným pokrokom medicínskych vied, stále existuje veľké množstvo patologických stavov, ktoré nie je možné uspokojivo liečiť štandardnými liečebnými postupmi. Terapia kmeňovými bunkami ako súčasť tzv. pokročilej terapie celosvetovo predstavuje vysoko inovatívny a moderný prístup k liečbe mnohých patologických stavov, najmä v prípadoch, pri ktorých zlyhávajú klasické terapeutické prístupy, ktoré často len spomaľujú resp. zmierňujú priebeh choroby.

Projekt CEMBAM – Centrum medicínskeho bioaditívneho výskumu a výroby sa zameriava na skúmanie nových terapeutických prístupov najmä u pohybového aparátu - degeneratívne ochorenia kĺbovej chrupky a kĺbov a možnosti jej regenerácie a nahradenia, regenerácie tvrdých kostných tkanív, resp. nahradenia kompozitnými, organickými a anorganickými materiálmi ako aj nahradenie poškodených orgánov – močovej rúry, močového mechúra, močovodu, ciev, kože a pod. Aktivity sú prevažne orientované na nezávislý výskum a vývoj s presahom na experimentálny vývoj. Nenávratný finančný príspevok z Európskeho fondu regionálneho rozvoja bol pre partnerské konzorcium schválený vo výške 9 071 645,91 EUR. Projekt CEMBAM odštartoval v roku 2020 a jeho ukončenie bolo stanovené na jún 2023.

Do spolupráce sa v projekte prostredníctvom multidisciplinárneho konzorcia zapojilo osem partnerov z rôznych sektorov od štátnych inštitúcií Národného ústavu reumatických chorôb, Chemického ústavu Slovenskej akadémie vied, vysokej školy - Technickej univerzity v Košiciach, cez neziskový sektor - občianske združenie MEDICAL VISION až po obchodné spoločnosti PANARA, a.s., Biomedical Engineering, s.r.o., DB Biotech, a.s. a REGENMED, spol. s r. o., ktorých výskumné aktivity sa vzájomne prelínajú. Združili sa v ňom vedci a inštitúcie,  participujúci na výskume kmeňových buniek, aditívnej produkcii, povrchovej úprave a počítačovom modelovaní a aplikácií biokonštruktov (skafoldov), či implantátov pre klinické použitie v tkanivovom inžinierstve a regeneratívnej medicíne s využitím 3D tlače.

Partneri projektu, ich aktivity a výstupy z nich: 

Národný ústav reumatických chorôb (NÚRCH), Prijímateľ

NÚRCH je celoslovenské špecializované centrum pre liečbu chronických chorôb pohybového aparátu. Ako poskytovateľ liečebno-preventívnej starostlivosti má svoju lôžkovú časť, rehabilitačné zázemie s bazénom, ako aj operačný trakt, čím spĺňa predpoklady pre prepojenie nezávislého výskumu s klinickou praxou. Ústav realizoval a realizuje niekoľko významných medzinárodných výskumných projektov, z čoho vyplývajú skúsenosti personálu, infraštruktúrne zázemie ako aj lôžková časť, ktorá umožňuje priame prepojenie nezávislého výskumu s potrebami praxe, a zároveň využitie zverinca na aplikáciu in vivo. Konzorcium zastrešuje ako koordinátor aktivít a prijímateľ nenávratného finančného prostriedku. V rámci výskumu zodpovedá za projektovú aktivitu č. 1 - Príprava kmeňových buniek, kolonizácia skafoldov (bunkových lešení, ktoré poskytujú bunkám oporu), príprava buniek pre 3D tlač a prípravu arteficiálnych tkanív. Výsledkom aktivity bude príprava rôznych typov buniek, určených pre potreby kolonizácie  skafoldov, resp. pre 3D biotlač. Bunky budú komplexne ocharakterizované a využiteľné priamo v predklinických skúškach na animálnych modeloch. V post-projektovej fáze sa predpokladá možná translácia získaných výsledkov do prvej fázy klinických skúšaní. Ďalej zodpovedá NÚRCH za aktivitu č. 3 - Implantácia pripravených arteficiánych tkanív a odber arteficiálnych tkanív zo zvieracích modelov, komplexná analýza informácií o interakciách in vivo a ex vivo a komplexná morfologická,biologická a biochemická charakterizácia arteficiálnych tkanív a orgánov. Výstupom aktivity budú vybrané tkanivá s presne definovanými parametrami, testované na animálnych modeloch.

MEDICAL VISION, občianske združenie, Partner 1

Občianske združenie MEDICAL VISION, založené v roku 2011, združuje špičkových akademických, vedeckých a klinických expertov s viac ako 30-ročnými skúsenosťami v nezávislom a aplikovanom výskume v oblasti medicínskej a polymérnej chémie a v chemických a medicínskych biotechnológiách v rámci domácich výskumných projektov, ako aj medzinárodnej vedecko-technickej spolupráce. Členmi sú tiež mladí vedeckí a klinickí výskumníci, ktorí majú bohaté skúsenosti v oblasti izolácie, expanzie a aplikácie kmeňových buniek, genomike a proteomike a patria k priekopníkom 3D tlače s bohatými klinickými skúsenosťami; sú riešiteľmi mnohých aj medzinárodných projektov. Združenie je vybavené základným hardvérom a softvérom potrebným pre počítačový molekulový dizajn a počítačovú kombinatoriálnu a medicínsku chémiu. Predmetom aktivity č. 2 partnera MEDICAL VISION bude počítačové modelovanie, simulácia a charakterizácia fyzikálnochemických vlastností povrchov biokompatibilných polymérov, vhodných na prípravu extracelulárnej matrice (ECM), ktorá vytvára trojrozmerný skelet (skafold) biologických implantátov. V rámci tejto aktivity budú využité metódy počítačovej chémie, molekulového dizajnu a materiálového výskumu ako sú kvantová mechanika, molekulová mechanika a dynamika, molekulová grafika, kvantitatívne vzťahy štruktúra-aktivita, a pod. Výsledkom aktivity budú informácie o štruktúrnych a fyzikálnochemických vlastnostiach polymérnych skafoldov predpovedané pomocou počítačových modelov, návrhy na ich výber na prípravu a experimentálne testovanie a odporúčanie funkcionalizačných činidiel, vhodných na ďalšiu úpravu a vylepšenie povrchov skafoldov.

Chemický ústav Slovenskej akadémie vied (CHÚ SAV), Partner 2

Chemický ústav Slovenskej akadémie vied je na Slovensku lídrom v oblasti glykomického a glykoproteomického výskumu, a s tým súvisiacich ďalších vedecko-výskumných aktivít, medzi ktoré patrí napríklad vývoj biočipových a ďalších zariadení pre glykomické analýzy. Ústav realizuje v tejto oblasti množstvo aktivít, ktoré sú v súlade s nosnými témami projektu. Zabezpečovať bude najmä inovatívne aktivity v oblasti vývoja a aplikácie biočipov, biosenzorov a ďalších bioanalytických techník, umožňujúcich detekciu a identifikáciu glykánových štruktúr biomedicínskych vzoriek, ako aj príprave a funkcionalizácii polymérnych skafoldov a ich modifikácii bunkami a enkapsuláciou buniek. Prioritou výskumu a vývoja je na CHÚ SAV biomedicína so zameraním na nové diagnostické metódy pri dedičných metabolických poruchách a civilizačných ochoreniach (najmä rakovina hrubého čreva a prostaty). V rámci výskumno-vývojovej aktivity č. 4 sa bude venovať trom nosným témam, ktoré sa navzájom dopĺňajú: 1. Chemická modifikácia skafoldov; 2. Využitie biokonštruktov vo vybraných medicínskych biotechnológiách; 3. Biokompatibilná imobilizácia buniek. Výsledkom aktivity bude navrhnutie postupov pre optimalizovanú a efektívnu prípravu funkcionalizovaných polymérnych skafoldov a ich modifikáciu bunkami a enkapsuláciu buniek.

Technická univerzita v Košiciach, Univerzitný vedecký park – MEDIPARK, Partner 3

Univerzita sa zapojila do projektu na základe definovania jedného z výskumných a vývojových smerov v oblasti biomedicínskych technológií a biotechnológií profilovaných najmä Katedrou biomedicínskeho inžinierstva a merania Strojníckej fakulty TUKE, ktorá je zapojená aj do UVP MEDIPARK. Smerovanie TUKE je podporené úspešnosťou v riešení domácich a zahraničných projektov v tejto oblasti. Technická univerzita v Košiciach je partnerom konzorcia v rámci univerzitného vedeckého parku MEDIPARK relevantným pre realizáciu výskumných aktivít projektu, ktorý prelína niekoľko oblastí výskumnej špecializácie ako napríklad automatizácia, robotika a digitálne technológie, biotechnológie a biomedicína, materiálový výskum a nanotechnológie. Predmetom aktivity č. 5, ktorú má v projekte na starosti, je „výskum aditívnej výroby arteficiálnych náhrad tkanív s využitím nových materiálov a analýzy ich klinického potenciálu v implantológii, tkanivovom inžinierstve a regeneratívnej medicíne“. Taktiež pôjde o výskum a vývoj 3D biotlače bunkových štruktúr a kombinácie biomateriálov (skafoldov) s bunkami pre tvorbu arteficiálnych tkanív. Výstupom budú skafoldy a implantáty s unikátnymi vlastnosťami z hľadiska biokompatibility a biomechaniky. Ambíciou je získať bioaditívne vyrobený skafold s priamou aplikáciou bunkových štruktúr a integrovanými bionickými a biomimetickými vlastnosťami v sterilných podmienkach pre ďalšiu kultiváciu v bioreaktore alebo in vivo na základe vytvorených metodík prípravy materiálov a optimalizácie parametrov bioaditívnej výroby.

PANARA a.s., Partner 4

Spoločnosť bola založená v roku 2001 za účelom výroby a predaja výrobkov z plastov. Postupne si ako nosnú stratégiu definovala vybudovanie zoskupenia výskumných pracovísk pre biodegradovateľné plasty z obnoviteľných zdrojov (ENVIROCARE, Slovenská technická univerzita - CEPOMA, Slovenský plastikársky klaster) s cieľom priniesť na trh nové inovatívne produkty a ponúknuť vlastný výskum v oblasti bioplastov. Realizácia výskumných a vývojových aktivít spoločnosti PANARA je založená na spolupráci s Fakultou chemickej a potravinárskej technológie STU, Ústavom prírodných a syntetických polymérov, Oddelením plastov kaučuku a vlákien na základe Dohody o spolupráci a vzájomnej podpore. Výskumné a vývojové práce budú realizovať významní odborníci v oblasti biodegradovateľných plastov a prírodných polymérov, s bohatými skúsenosťami z realizácie domácich i zahraničných projektov a so spolupráce s domácimi a zahraničnými významnými univerzitnými pracoviskami. V projekte zabezpečuje dve aktivity. Aktivitu č. 6 - Priemyselný výskum biodegradovateľných polymérov pre medicínske aditívne aplikácie a 3D biotlač, v rámci ktorej bude skúmať najmä návrh materiálového zloženia skafoldu, výskum hydrogélov pre aplikácie 3D biotlače a výskum biomechanických a reologických vlastností pripravených skafoldov, ktoré boli vysiate bunkami. Ďalej aktivitu č. 7, kde pôjde o „Uplatnenie nových typov biomateriálov spracovaných extrúziou a 3D tlačou pre ďalšie oblasti medicínskeho využitia.“ Vzhľadom na nadväznosť aktivít a realizáciu vo finálnej časti projektu pôjde najmä o predvedenie technológie v reálnom prostredí.

DB Biotech, a.s., Partner 5

Slovenský výrobca králičích protilátok používaných v skorej klinickej diagnostike a vo výskume nádorových ochorení, leukémii, neurodegeneratívnych, imunologických a iných ochorení. Portfólio spoločnosti obsahuje 141 protilátok, mnohé z nich už našli uplatnenie v 39 krajinách sveta. Protilátky sú produkované použitím jedinečnej a inovatívnej technológie, ktorá je vlastníctvom spoločnosti. Technológia a celé know-how spoločnosti je výsledkom viac než 30-ročného pôsobenia v špičkových laboratóriách základného a aplikovaného výskumu v Európe, Kanade a v USA. Spoločnosť je tiež schopná dizajnovať a vyrábať syntetické proteíny a protilátky, identifikujúce akýkoľvek proteín potenciálne sa vzťahujúci na patologické  procesy v organizme. V rámci aktivity projektu č. 8 realizuje výskum dizajnu 28 monošpecifických protilátok, za účelom ich využitia pre požadované diagnostické aplikácie. Obsahom aktivity je výskum pre prípravu setu monošpecifických protilátok, aplikovateľných v rôznych formách aplikácií. Výstupy v podobe nových originálnych protilátok môžu nájsť široké uplatnenie vo svete výskumu, klinickej diagnostiky a liečby v oblasti regeneračnej medicíny a bunkovej terapie.

Biomedical Engineering, spol. s r. o., Partner 6

Obchodná spoločnosť Biomedical Engineering vznikla v roku 2010 s cieľom výskumu a vývoja v oblasti náhrad tkanív s následným transferom produktov - špeciálnych implantátov pre dlhodobú invazívnu chirurgiu do praxe.  Vzniku spoločnosti predchádzal intenzívny výskum a vývoj v spolupráci s Technickou univerzitou v Košiciach najmä v oblasti aditívnej výroby personalizovaných náhrad s využitím rôznych biokompatibilných implantátov a snahou vytvoriť inteligentné bionické implantáty integrovaním magnetických senzorických mikrovlákien. V súčasnosti ponúka špeciálne služby v oblasti 3D skenovania, digitalizácie a modelovania lekárskych výrobkova implantátov, ako aj verifikácie a validácie zdravotníckych výrobkov, zdravotníckej metrológie a diagnostiky. Aktivitou č. 9 - Biomechanické testovanie, simulácia a analýza vybraných polymérov a skafoldov vyrobených pomocou aditívnych technológií, bude spoločnosť v rámci projektu integrovať biofyzikálne analýzy pripravených arteficiálnych tkanív alebo orgánov. Zameria sa najmä na biomechanické skúšky so zadefinovaním parametrov pre konkrétne aplikácie náhrad tvrdých tkanív v tkanivovom inžinierstve a regeneratívnej medicíne. Výsledkom tejto aktivity budú protokoly porovnávania biomechanických skúšok s výsledkami získanými pomocou MKP pre rôzne typy skafoldov z hľadiska materiálového zloženia, morfológie a nahrádzaného typu tkaniva. K ďalším výstupom aktivity bude patriť zadefinovanie biomechanických parametrov arteficiálnych náhrad tkanív alebo orgánov pre konkrétne vyvinuté materiály, ako aj počítačové simulácie biomechanického správania sa vyvinutých arteficiálnych tkanív alebo a návrh postupu pre ich testovanie.

REGENMED spol. s r. o., Partner 7

Spoločnosť bola založená v roku 2013 s cieľom aktivovať spoluprácu v biomedicínskom výskume medzi súkromným sektorom, univerzitnými pracoviskami a Slovenskou akadémiou vied. V súčasnosti realizuje viaceré vedecké aktivity v spolupráci s pracoviskami Lekárskej fakulty Univerzity Komenského a Biomedicínskym centrom SAV.  Pracovníci spoločnosti majú bohaté skúsenosti s prípravou a realizáciou vedeckých projektov. Vedecky sú etablovaní najmä v oblasti regeneratívnej medicíny, výskumu stromálnych kmeňových buniek v kontexte ich bezpečného využitia ako aj interakcií s nádorovým mikroprostredím. V projekte sa venuje aktivite č. 10 - Experimentálny vývoj a optimalizácia novej generácie rastových médií s použitím rastových faktorov pre diferenciáciu a expanziu kmeňových buniek in vitro a sledovanie optimálnej izolácie buniek z rôznych zdrojových tkanív.Obsahom aktivity je vývoj novej generácie rastových médií pre expanziu a diferenciáciu kmeňových buniek, ktoré sa získajú v aktivite č. 1. Výstupom aktivity budú nové syntetické kultivačné média s presne definovaným obsahom špecifických rastových faktorov, ktoré budú použiteľné v rámci riešenia projektu na vysokoškálovú in vitro expanziu rôznych typov buniek s cieľom zvýšiť efektivitu, bez ovplyvnenia biologických vlastností kultivovaných buniek.  Ďalším výsledkom budú nové štandardné pracovné postupy izolácie buniek z rôznych typov tkanív.

Informácie o Operačnom programe Integrovaná Infraštruktúra 2014 –2020 nájdete na www.opii.gov.sk.

Informácie o projekte CEMBAM:
https://www.nurch.sk/novinky/news_projekt-cembam-bude-skumat-vyuzitie-kmenovych-buniek-pri-regeneracii-alebo-nahrade-poskodeneho-tkaniva-prilezitost-da-aj-mladym-vedcom/
https://www.nurch.sk/veda-a-vyskum/aktualne-projekty-spolufinancovane-europskou-uniou/ 

Webové stránky partnerov:
http://www.medicalvision.sk/
http://www.chem.sk/sk/
https://www.sjf.tuke.sk/kbiam/
https://panaraplast.com/https://www.dbbiotech.com/uvod.html
https://sk.biomedicalengineering.sk/
https://www.regenmed.sk/