Įgyvendinant 2023-2025 m. programos "Europos Horizontas" darbo programos misiją "Vėžys", projekte siūlomi spręsti svarbūs dabartinių vėžio tyrimų iššūkiai. Projektas atliepia programos "Europos Horizontas" kvietimą teikti paraiškas - "mokslinių tyrimų ir inovacijų veiksmai, kuriais remiamas misijos dėl vėžio įgyvendinimas", Nr. HORIZON-MISS-2023-CANCER-01-01: Menkai suprantamų naviko ir šeimininko sąveikų nagrinėjimas siekiant pagerinti į imuninę sistemą orientuotą gydymą ir priežiūros intervencijas vaikų, paauglių, suaugusiųjų ir pagyvenusių vėžiu sergančių pacientų atveju ("Addressing poorly-understood tumour-host interactions to enhance immune system-centred treatment and care interventions in childhood, adolescent, adult and elderly cancer patients"). Mūsų iniciatyva sukurta siekiant užpildyti kritines navikų modeliavimo ir vaistų nuo vėžio kūrimo spragas, pasitelkiant pažangias biomedžiagų technologijas ir in vitro modeliavimą. Viena iš opiausių problemų, su kuriomis susiduriama šiandieniniuose vėžio tyrimuose, yra ribotas tradicinių 2D ląstelių kultūrų modelių ir tyrimų su gyvūnais veiksmingumas atkartojant žmogaus naviko mikroaplinką. Dėl šio neatitikimo, navikų biologijos modeliavimas in vitro nėra efektyvus, o klinikiniai tyrimai negali patikimai remtis tokiais modeliais. Dėl neefektyvių dabartinių metodikų vaistų kūrimo procesai užima ilgą laiką, didėja išlaidos bei nesudaroma greitesnė personalizuotos medicinos sprendinių skverbtis gydimui ir terapijai. Individualizuotų vėžio gydymo metodų poreikis, atsižvelgiant į įvairialypį ligos pobūdį, vis didėja. Šių iššūkių rimtumą pabrėžia nepalankūs statistiniai duomenys: klinikinių bandymų su onkologiniais vaistais nesėkmių rodiklis siekia apie 90 % (doi: 10.1016/j.jhealeco.2016.01.012), o vidutinė naujo vaisto nuo vėžio kūrimo kaina JAV siekia 2,6 mlrd. dolerių (doi: 10.1056/NEJMc1504317). Šie skaičiai rodo ne tik dabartinių mokslinių tyrimų modelių neveiksmingumą, bet ir finansinę naštą, tenkančią sveikatos priežiūros sistemoms ir pacientams. "INCARE-3D" tikslas - iš esmės pakeisti vėžio tyrimus kuriant pažangius 3D pluoštinius in vitro modelius. Šie modeliai sudarys sąlygas išsamiai tirti naviko ir šeimininko sąveikas, siekiant geriau suprasti menkai suprantamų vėžinių susirgimų vystymąsi ir progresavimą. Polimerinio pluošto 3D modeliai, priskiriami kietųjų polimerinių matricų konstrukcijoms, imituoja sudėtingą tarpląstelinio audinio struktūrą, sudarydami realią aplinką vėžio ląstelėms proliferuoti ir sąveikauti. Tokio pobūdžio gamybai naudojama inovatyvi adityviosios gamybos technologija - 3D pluošto spausdinimas, sukurta UAB "Pažangiosios technologijos". Ji leidžia kurti pluoštines konstrukcijas, atkartojančias netvarkingas tarpląstelinės matricos struktūras. Šis metodas pranoksta tradicinio filamentinio 3D spausdinimo galimybes ir suteikia natūralesnę aplinką ląstelių augimui ir elgsenai. Dėl kietų pluoštų ir suteikiamos atramos ląstelėms šie konstruktai pranašesni, lyginant su minkštosiomis (hidrogelinėmis) matricomis. Technologija integruoja natūralius ir sintetinius polimerus su baltymais, peptidais ir mineralais, kad padidintų šių konstrukcijų biomimikriškumą. Svarbi projekto naujovė - konstrukcijų su porų dydžio gradientu kūrimas ir taikymas, atitinkantis naujausias vėžio organoidinių modelių tendencijas. Porų dydis ir forma yra esminiai veiksniai, darantys įtaką ląstelių diferenciacijai, proliferacijai ir elgsenai. Mūsų 3D konstruktai atkartoja porų dydžių skirtumus, esančius tikruose audinių pjūviuose, ir sukuria optimalią aplinką skirtingiems ląstelių tipams. Ląstelės gali įsiskverbti, įsitvirtinti ir daugintis šiose gradientinėse tarpusavyje susisiekiančiose konstrukcijose, tiksliai imituojančiose realią audinių aplinką. Be optimalios porų struktūros, į mūsų konstrukcijas bus įterptos bioaktyvios medžiagos, skatinančios ląstelių sukibimą ir dauginimąsi. Į šias konstrukcijas galima įterpti įvairių tipų audinių ląsteles, kad jos galėtų daugintis skirtingose konstrukcijos dalyse ir taip formuoti į audinius panašias struktūras. Dėl šios savybės mūsų produktas labai tinka integruoti į sudėtingas organų ant lusto (organ-on-chip) ir navikų ant lusto (tumour-on-chip) sistemas, dar labiau atkartojančias žmogaus organų funkcijas ir savybes. Taip pat technologijoje derinami terminiai lydalo ir tirpikliniai mikro- ir nanopluoštų formavimo procesai. Šia technologija gali būti inkapsuliuojami bioaktyvūs junginiai, naudojant koaksialinio spausdinimo technologiją. Įdiegta kaip modulis esamoje 3D pluoštinio spausdintuvo platformoje, ši technologija atveria kelią naujų didelės vertės produktų audinių inžinerijos srityje projektavimui ir kūrimui. Rezultatas - unikalus ir novatoriškas produktas - susikertančių gradientinių porų konstrukcija. Dėl savo neprilygstamų savybių jis labai tinka įvairiems in vitro 3D modelių tyrimams, ypač vėžio tyrimams. Projektas remiasi hipoteze, jog navikų modeliavimas gradientinių porų pluoštiniuose 3D konstruktuose gali reikšmingai padidinti ikiklinikinių modelių patikimumą ir sutrumpinti naujų vėžio gydymo metodų pateikimo rinkai laiką ir bei sumažinti bendros išlaidas. Dar svarbiau yra tai, kad mūsų projekto tikslas - gerokai padidinti vėžio gydymo personalizavimą ir veiksmingumą, potencialiai gerinant pacientų gydymo rezultatus įvairiose demografinėse grupėse. Projekto metu bus siekiama įsilieti į vėžio tyrimų konsorciumą, kuris suteiktų likusias tokio pobūdžio in vitro modelių kūrimo ir validavimo grandinės dalis, įskaitant in silico ir alternatyvius in vitro modelius, taip pat technologijas, kaip vienos ląstelės -omika, pažangus vaizdavimas ir dirbtinis intelektas, siekiant visapusiškai suprasti vėžio atsiradimą ir progresavimą. Projekte numatoma intensyvi tinklaveika, skirta dalyvavimui renginiuose, dalyvavimui susitikimuose ir galimai bendrai veiklai su kitais ES finansuojamais projektais ir iniciatyvomis. Planuojamas įsijungimas į „Vėžio“ misijos klasterio "Supratimas" („Understanding of cancer“) veiklas. Projekte bus analizuojama esamų ES finansuojamų duomenų dalinimosi iniciatyvų, kaip "HealthyCloud"ir "EOSC-Life" galima nauda ir patirtis, taip pat Žinių apie vėžį centro (Knowledge Centre on Cancer, KCC) teikiami ištekliai. Projektas tvirtai atitinka darnaus vystymosi, lygių galimybių, nediskriminavimo, prieinamumo ir inovacijų principus. Mūsų tikslas - užtikrinti, kad pažanga vėžio tyrimų srityje būtų įtrauki, naudinga visiems visuomenės sluoksniams, nepriklausomai nuo lyties, etninės priklausomybės ar socialinės padėties. Tyrimo metodai ir rezultatai yra pritaikyti taip, kad būtų prieinami, skatinant klinikinių tyrimų ir terapijos prieinamumą. Inovacijų požiūriu projektas yra vėžio mokslinių tyrimų priešakyje, į jį įtrauktos pažangiausios biomedžiagos, jų modifikavimo ir adityvinės gamybos (3D spausdinimo) technologijos.