Tilbake til søkeresultatene

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale

nanoAUTOPHAGY - health implications of nanoparticle-induced changes in autophagy

Alternativ tittel: nanoAUTOFAGI - helseeffekter av nanopartikkelmedierte endringer i autofagi

Tildelt: kr 8,5 mill.

Prosjektnummer:

274574

Søknadstype:

Prosjektperiode:

2018 - 2022

Geografi:

I prosjektet nanoAUTOPHAGY ønsker vi å kartlegge hvordan ulike nanomaterialer påvirker autofagi; cellenes ?renovasjonssystem?. Målet er å forstå de bakenforliggende mekanismene for nanopartikkeltoksisitet, og å identifisere nanopartikler som kan benyttes til nye behandlingsformål. Autofagi er en degraderingsmekanisme som foregår i cellenes lysosomer og som sørger for nedbrytning av ulike cytoplasmatiske komponenter, slik som ødelagte organeller, toksiske proteinaggregater, mikroorganismer eller unødvendige proteiner. Formålet er både å beskytte cellene mot disse potensielt skadelige komponentene, men også å generere energi eller resirkulere byggestener. Nanopartikler som tas opp av celler vil hovedsaklig ende opp i lysosomer, og kan påvirke de viktige nedbrytningsprossessene. Vi ønsker å kartlegge hvordan ulike typer av nanomaterialer påvirker autofagiaktiviteten, og har derfor etablert en screening-plattform bestående av en rekke metoder for å måle ulike former for autofagi. I samarbeid med SINTEF, har vi først fokusert på en gruppe polymerpartikler som er utviklet for drug-delivery. Vi har avdekket at små strukturelle forskjeller i partikkelsammensetningen påvirker ulike trinn i autofagiprosessen, og vi har kartlagt noen av de bakenforliggende mekanismene. Videre har vi funnet at oksidativt stress, som kan induseres av nanopartikkelbehandling, har en tydelig konsentrasjonsavhengig effekt på autofagi. Lave nivåer av stress stimulerer autofagiaktivitet, mens høye nivåer hemmer autofagi og fører etter hvert til celledød. Vi har identifisert enkelte av de underliggende mekanismene også for denne effekten. Videre arbeider vi med lipidbaserte nanopartikler som er utviklet for å levere enten medikamenter eller mRNA, og ser spesifikt på hvordan slike nanopartikler påvirker autofagi.

In-depth knowledge of the interaction between nanoparticles and biological systems is imperative for optimal exploitation of nanomaterials in biomedicine, and for development of safe and sustainable nanotechnology. Previous studies have indicated that nanoparticles strongly affect autophagy - a lysosomal renovation mechanism responsible for maintaining cellular homeostasis by degrading damaged organelles and protein aggregates. Nanoparticle exposure leads to accumulation of autophagic structures and markers, which is commonly taken as evidence for increased autophagy. However, many toxic aspects of nanomaterials may rather be explained by a net inhibition of autophagic degradation capacity, resulting in oxidative stress, inflammation, and accumulation of toxic autophagic cargo. These effects are known risk-factors for diseases such as cancer, chronic inflammatory diseases, and neurodegeneration, which implies that nanomaterial-induced impairment of autophagy could potentially have widespread consequences for human health. In this project we will employ our strong expertise within the fields of autophagy, intracellular transport, and nanoparticle biology to identify the involvement of autophagy in known nanoparticle effects. We will first establish a comprehensive screening platform for detecting functional autophagy both in cellular systems and in vivo (fruit flies). By screening a panel of nanoparticles we will identify the intricate relationship between nanoparticle properties and changes in endolysosomal homeostasis and autophagy. Moreover, we will reveal the wide range of impacts such changes impose both in vitro and in vivo, by determining the impact on stress responses, neurotoxic aggregate-clearance, cell polarity and development. In sum, we anticipate that our studies will substantially improve our knowledge of the biological effects of nanoparticles on cells and organisms, which is key to harness nanomaterials in biomedicine and to predict nanotoxicity.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Aktivitet:

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale