NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale

Målet for prosjektet CELLUX er å utvikle en ny type øyedråper for behandling av aldersrelatert nedbrytning av makula (del av netthinna) (Age Macular Degeneration, AMD), basert på CeO2 nanopartikler som i kombinasjon med en stamcellebasert behandlingsstrategi kan stanse degenerasjon og gjenopprette synet. Forløpet av AMD sees i sammenheng med økt oksidativt stress og en betennelsesreaksjon i øyet, noe som fører til at cellene i netthinna dør. Denne kroniske sykdommen er en hovedårsak til blindhet hos eldre folk, og den påvirker mange millioner mennesker i hele verden. CeO2 nanopartikler har antioksidant egenskaper skapt av en unik elektron-struktur, som når de reduseres til nanoskala har oksygen-mangel på overflaten. Disse nanopartiklene (NP) virker da som et sete for fanging av frie radikaler. Prosjektet er finansiert innen ERA NET EuroNanoMedIII programmet, og koordineres av Universitetssykehuset Barcelona (VHIR). Konsortiet består av 6 partnere fra 5 land: Spania, Norge, Italia, Tsjekkia og Frankrike. Prosjektet startet i januar 2020, og varer i 36 måneder. Oppgavene i prosjektet er inndelt i 6 arbeidspakker, der NILU er involvert i arbeidspakke2: Mekanistiske effekter og sikkerhet av nanopartiklene in vitro, og er leder for oppgave 2.1: Cellulær interaksjon og fordeling av CeO2 NP. Det siste året har NILU: i) Etablert en cellemodell for retina (RPE celler) ii) Undersøkt cyto- og gentoksisitet av det oksiderende stoffet tertinary-butyl hydroperoksid (TBH) og av CeO2-NP, som er produsert av partnerne i prosjektet, på velkjente A549 celler og i RPE celler. iii) Undersøkt beskyttende effekt av kjente antioksidanter mot DNA skade NILU studerer sikker bruk av CeO2-NP ved å undersøke celledød (AlamarBlue essay) og gentoksisitet (oksidativt stress på DNA nivå og DNA trådbrudd studert ved enzym-modifisert versjon av comet essay). Antioksidantegenskaper til CeO2-NP sammenliknes med effekt av kjente antioksidanter som askorbinsyre, alfa-tokoferol, beta-karoten for mulig beskyttende effekt mot oksidativ DNA skade ved å benytte comet essay. Eksperimenter pågår for å teste disse antioksidantene i kombinasjon med TBH og CeO2-NP, målt som celleoverlevelse og DNA skade. Ingen celledød eller DNA skade ble målt etter eksponering for CeO2-NP. Videre undersøkes med konfokalmikroskop mekanismer for interaksjon mellom CeO2-NP og celler (opptak i celler, endocytose og exocytose). Flere av NILUs forskere har deltatt på konsortium møtene. Forsøksarbeidet er noe forsinket grunnet Covid-19 situasjonen og stengte laboratorier.

Chronic inflammation is now regarded as a major pathogenic pathway common in many different pathologies. This is the case of Age-related Macular Degeneration (AMD), a disease currently inevitable, orphan of treatment that represents a major cause of blindness in people over 50, and affects millions of people worldwide. The incidence is expected to increase in next years because of population ageing, pollution, diet and artificial illumination. The progression of AMD is associated to an increase of oxidative stress and inflammatory response in the eye leading to retinal cell death. Current studies suggest that antioxidant therapies for chronic inflammation treatment are a feasible objective to stop disease progression and represent a promising strategy to improve the therapeutic benefits of regenerative medicine to restore vision (since inflammation impedes proper regeneration). Recently, a new agent has been added to the group of antioxidant/anti-inflammatory substances with therapeutic properties: cerium oxide nanoparticles (CeO2NPs). CeO2NPs have a unique electronic structure that when reduced to the nanoscale, oxygen defects appear at their surface, behaving as sites for free radical scavenging. Thus, the main objective of CELLUX is to develop a novel pharmaceutical-based bespoken CeO2NPs based eye drops to treat AMD that in combination with stem cell-based therapeutic strategies, will not only stop degeneration but restore vision.