Exosomes isolation tool with nanofluidic concentration device (EXIT)

Prosjektet EXIT ("EXosome Isolation Tool with nanofluidic concentration device") utviklet et analytisk verktøy basert på nanoteknologi, for å isolere eksosomer fra blod og spinalvæske. Eksosomer er nylig oppdagede signalstoffer som opptrer i nanostørrelse i kroppsvæsker, og som kan blant annet trenger gjennom blod-hjerne barrieren. Dette gjør dem til svært interessante forskningsobjekter i forbindelse med Alzheimers sykdom. Analyseverktøyet kan blant annet brukes til å undersøke metabolske, proteomiske, immunologiske endringer knyttet til eksosomer og denne sykdommen. Metoden som benyttes er en ny elektrodrevet separasjon og konsentrasjon av eksosomer. Forsøkene pågår i samarbeid med store eksisterende biobanker i EU-land. I det tverrfaglige prosjektet samarbeider nanoteknologer, kjemikere, biologer, genetikere, epidemiologer og klinikere med å isolere eksosomene. Målet er å bruke disse som et verktøy for både analyse, diagnose og en mulig framtidig tidlig diagnostikk og behandling av Alzheimers sykdom. Status: I den siste perioden har vi brukt resten av budsjettet på å ferdig-stille skivene med det endelig designet. Designet inkluderer de variantene som har vist høyest oppkonsetrerings kapasitet. I tillegg har vi inkludert et nytt design som brukes for å få separerte fraksjoner av partikler ut av brikken for videre analyse med massespektrometri eller annet standard analyseverktøy. Vi har brukt en fabrikasjonsprosess som ble utviklet i løpet av prosjektet, bortsett fra bondingtrinnet. Pga oppgradering av bondeutstyr ble vi forsinket 1.5 måneder med levering av siste brikker. Det ble lagt inn ekstra innsatsen på å utvikle en ny bonding prosess på nytt utstyr, som resulterer i samme kvalitet av bondingen (bondeprosess er et av mest viktig prosesstrinn som påvirker hvordan separasjon foregår). De siste brikkene ble levert i april. Vår koordinator har flere skiver til testing (kapasiteten i Leiden har dessverre vært nedsatt i perioder i 2020/2021 pga av pandemien). Vi har fått bekreftet at brikkene med det endelige designet fungerer som de skal, og flere tester pågår. Når det gjelder formidling av resultater: det jobbes med et utkast til en artikkel som beskriver prosessen og karakterisering og som baserer seg på første design generasjonen. Etter koordinator har gjort flere tester, vil mulig publisering diskuteres. EXIT prosjektet deltok i Euronanomed III konferansen og har laget en prosjektvideo. EXIT har vært et spennende prosjekt og ble starten på et tettere samarbeid med Universitetet i Leiden. Sammen med våre partnere sendte vi en søknad til en Horizon Europe utlysling. I den søknaden spiller teknologien utviklet i prosjektet EXIT en sentral rolle. Vi er veldig stolte av at EXIT teknologien blir brukt til ulike anvendelser basert på separasjon av eksosomer fra kroppsvæsker og blant annet til utvikling av medisinske produkter til en ny oppstartsbedrift fra Universitet i Leiden.

Prosjektet EXIT resulterte i utvikling av viktige kompetanser for SINTEF MiNaLab. Blant annet innen nanofluidikk og relaterte fabrikasjonsprossesser, medisinsk diagnostikk, og sensitive elektroseparasjons metoder som er integrerbar på brikke. SINTEF har hatt et fint samarbeid med koordinator og andre partnere som har vist seg i felles publikasjoner, felles søknad i mai 2021 (EIC Pathfinder) og gjensidig interesse for å fortsette samarbeid på dette området. Prossesser og design utviklet gjennom EXIT prosjektet på MiNaLab i samarbeid med andre partnere kan brukes for flere biomedisinske anvendelser. En av resultater fra EXIT prosjektet er en nylig registrert oppstartsbedrift fra Leiden Universitetet som heter EXIT077. På lang sikt kan resultater fra prosjektet ha en potensiell stor betydning både vitenskapelig (nytt teknologisk verktøy for oppdagelse av biomarkører av sykdomer), sosialt (personlig medisink system) og økonomisk (kostbare analytiske metoder).

Around 2 million patients in Europe, Japan and the US are annually diagnosed with Alzheimer?s disease. At present, there is no effective therapy and the mechanism of the disease is not fully understood. Recently, exosomes ? nanosize membrane vesicles - were shown to play a key role in the remote communication between cells and to be able to pass the blood-brain barrier. Exosomes are present in all bodily fluids and, thus, are an appealing resource for diagnostic and etiologic research. EXIT aims to develop a beyond the state-of-the art nanotechnology driven analytical platform for isolation of exosomes from bodily fluids and use this platform to investigate metabolic, proteomic, immunologic and transcriptional changes in Alzheimers disease. The basis of this platform is a novel electrodriven separation and fractionation method - nanochannel induced ion depletion zone isotachophoresis. EXIT will integrate nanotechnology, transcriptomics, genetics and metabolomics with large existing EU biobanks, enabling the investigation of large sample cohorts of paired cerebrospinal fluid and blood. Within EXIT nanotechnologists, analytical chemists, biologists, geneticists, epidemiologists and clinicians will work together to make the long-awaited breakthrough in exosome isolation and rapidly translate this breakthrough into etiologic, preventive and therapeutic applications.