Forskerne Nini Pryds og Sine Hadrup fra DTU og Søren Husted fra Københavns Universitet har gennem Novo Nordisk Fondens Challenge Programme 2021 fået bevilliget mellem 37,7 mio. kr. og 60 mio. kr. til deres projekter, der alle hører under temaet ”Smarte nanomaterialer med anvendelse i biovidenskab”.
Målet med Challenge Programme er, med en tematisk tilgang, at støtte excellente forskere i at adressere store samfundsmæssige udfordringer indenfor sundhed, bæredygtighed eller bioteknologi.
Nanoteknologiens kæmpepotentiale
Ifølge Lene Oddershede, der er Senior Vice President for Natural & Technical Sciences i Novo Nordisk Fonden, er nanoteknologi og -materialer et interdisciplinært forskningsområde, der rummer umådeligt stort potentiale, hvilket de tre meget forskelligartede forskningsprojekter da også bekræfter.
”Nanomaterialer er unikke, idet deres egenskaber faktisk er anderledes end grundstoffernes på en større skala. Den nanoskopiske størrelse af strukturerne gør, at nanomaterialer får specielle egenskaber, der kan kontrolleres, for eksempel ved hjælp af lys. Således kan nanomaterialer eksempelvis benyttes til at levere medicin lokalt inden i den levende krop, sikre en mere effektiv og bæredygtig udnyttelse af gødning i landbruget, eller til at opfange ganske svage elektromagnetiske signaler. Netop disse unikke egenskaber benyttes i de udvalgte projekter, der på kreativ vis vil bane vejen for nye behandlingsformer og morgendagens bæredygtige gødning,” siger hun.
”Med de tre udvalgte forskningsprojekter har vi mulighed for at opnå store nye gennembrud inden for udviklingen og anvendelse af funktionelle nanomaterialer, både til terapi, til diagnostik samt inden for landbruget, mens vi holder øje med deres potentielt toksikologiske egenskaber. Jeg er derfor meget spændt på at følge projekterne på nært hold,” siger Lene Oddershede.
Nanosensorer skal udføre fremtidens hjernescanninger
I det ene af de tre støttede projekter modtager professor og materialeforsker Nini Pryds fra DTU 60 mio. kr. til projektet ”Ultra-sensitive Bio-Magnetometers with Macro to Nano Resolution (BIO-MAG)”, der har til formål at skabe små, biokompatible magnetiske sensorer med en følsomhed, der vil gøre det muligt at kortlægge neural aktivitet i levende organismer. Sensorerne skal bruges som et diagnostisk redskab til scanning af hjernen.
”I dag bruger vi blandt andet MR-scanninger, når hjernen skal undersøges, men den metode har en række begrænsninger,” siger Nini Pryds.
”Ved hjælp af en MR-scanning kan vi få stillet en præcis og hurtig diagnose, men MR-scannere er dyre og typisk kun at finde på hospitaler. Desuden er den rummelige opløsning utilstrækkelig til at kunne detektere hvordan enkelte neuroner snakker sammen i hjernen.”
Nini Pryds og hans forskerteam vil derfor udvikle 2D-materialer til to nye typer sensorteknologier, der skal kunne scanne hjernen ved stuetemperatur og grundet deres gode følsomhed og rummelige opløsning give et langt mere detaljeret billede af hjernens tilstand.
”Det vil give os mulighed for at kunne diagnosticere neurologiske uregelmæssigheder langt tidligere, og derved tilbyde bedre behandling på et tidligere stadie, før sygdommene når at udvikle sig yderligere. Desuden er det ambitionen, at teknologien på længere sigt skal kunne benyttes af praktiserende læger, som vil kunne foretage scanningerne direkte fra deres praksis, hvilket vil betyde, at hjernescanninger vil blive langt mere tilgængelige og almindelige,” siger Nini Pryds.
Nye muligheder for målrettet cancerbehandling
Derudover modtager professor og cancerforsker Sine Hadrup fra DTU 37,7 mio. kr. til projektet ”Nanomaterials for efficacious cancer immunotherapy: in vivo engineering of immune cells and tumor microenvironment”, der har til formål at ændre den måde, vi i dag behandler cancer med CAR T-celleterapi, og ved hjælp af nanoteknologi løse nogle af de udfordringer, der er forbundet med behandlingsformen.
”En af de helt store udfordringer, som vi står over for i cancerbehandling, er, at selvom vi er gode til at genmodificere celler, så de opfører sig, som vi gerne vil have dem til, så udføres de her modifikationer uden for kroppen, i et laboratorium, før cellerne så føres tilbage. Den proces er både meget kostbar, og desuden logistisk og håndteringsmæssigt meget udfordrende,” siger Sine Hadrup.
”Vi vil udvikle en metode, hvor cellerne modificeres direkte i kroppen, så vi undgår de mange ulemper, der er forbundet med konventionel CAR-T-celleterapi. Det indbefatter, at vi vil sende nanopartikler med små kodende elementer direkte ind i kroppen, hvorefter de skal overføre disse til immunforsvarets T-celler. T-cellerne vil således blive i stand til at genkende f.eks. overfladen af en kræftcelle. For at nå derhen, består vores arbejde i at designe nanopartiklerne til at være stabile i blodbanen og sikre, at de kan aflevere deres materiale effektivt til T-celler.”
Sine Hadrup og hendes forskerteam vil desuden forsøge at udvikle partikler, som kan målrettes en kræftknude direkte, i stedet for at blive sendt til immunforsvarets celler. Nanopartiklerne skal så udskille medikamenter, som vil påvirke immunforsvarets t-celler direkte i kræftknuden. På den måde vil partiklerne ændre det ofte immunhæmmende miljø, der er i en kræftknude, så immuncellerne bedre kan trives der og udføre deres opgave med at slå kræften tilbage.
Bæredygtig løsning på gødningskrisen
Det tredje projekt inden for dette tema ledes af professor og planteforsker Søren Husted fra Københavns Universitet, der bevilliges 60 mio. kr. til projektet ”Biocompatible nanofertilizers for targeted delivery and programmed release of essential mineral ions in crops”. Søren Husteds ambition er at udvikle den første generation af gødning, der ved hjælp af en bionedbrydelig nano-coating skal sikre, at den tilførte gødning optages af planterne og ikke udledes i miljøet.
”Problemet med den gødning, der hyppigst anvendes i dag, er, at størstedelen slet ikke havner i afgrøderne, hvor den skal udøve sin effekt. Hvis vi tager fosfor som eksempel, så ved vi, at kun ca. 20 procent af den fosfor, der anvendes til gødning, optages af afgrøderne, mens de øvrige 80 procent bindes i jordens mineraler eller lækkes til vandmiljøet med alvorlig algeopblomstring og iltsvind til følge. Det er en stor belastning for miljøet, men det er også problematisk, fordi fosfor er en yderst knap naturressource. Der findes ingen substitut, så vi er nødt til at komme med bedre løsninger, hvis vi skal sikre, at der er fosfor nok til de kommende generationer,” siger Søren Husted.
Løsningerne vil Søren Husted og hans forskerteam finde i nanoteknologien.
”Når man arbejder med nanoteknologi, kan man skræddersy materialernes fundamentale egenskaber, så hvis vi pakker gødningen ind i små nanopartikler, kan vi få dem til at opføre sig, som vi gerne vil have det. I dette tilfælde vil vi designe gødningskorn i nanostørrelse og give dem en række unikke egenskaber som gør, at planten meget mere effektivt kan optage dem og udnytte næringsstofferne i stofskiftet. Dermed kan vi gøre dyrkningen af afgrøder mere effektiv og bæredygtig, fordi gødningen havner det rette sted.”
Temaet ”Smarte nanomaterialer med anvendelse i biovidenskab” er et af tre temaer for Challenge Programme 2021. De øvrige er “Matematisk modellering af sundhed og sygdom” og ”Proteiner til fremtidens fødevarer”.
I år er der bevilliget 366 mio. kr. til syv forskningsprojekter inden for de tre temaer. Læs mere om alle bevillingerne her.
Om Challenge Programme
Novo Nordisk Fondens Challenge Programme blev etableret i 2014, og siden har fonden årligt uddelt et trecifret millionbeløb til ambitiøse forskningsprojekter med fokus på globale udfordringer. Challenge Programme er målrettet forskningsprojekter, der med en tematisk tilgang adresserer nogle af de store samfundsudfordringer – heraf navnet Challenge Programme.
Der kan søges om op til 60 mio. kr. per projekt. Læs mere om Challenge Programme her.
Yderligere information
Marie-Louise Jersin, Senior Communications Partner, +45 3049 4957, [email protected]
