Federica Sebastiani

Projekttitel

Afkodning af den biologiske identitet af mRNA lipid nanopartikler til næstegenerations vacciner

Hvad handler dit projekt om?

Dette projekt har til formål at forbedre messenger-RNA (mRNA)-vacciner, såsom dem, der anvendes mod COVID-19. Vaccination udgør en af de mest effektive folkesundhedsinterventioner, og mRNA-vacciner markerer et stort gennembrud, muliggjort af fremskridt inden for bioteknologi. Disse vacciner er afhængige af lipid-nanopartikler (LNP'er) der beskytter og leverer mRNA til celler. Når disse partikler er i kroppen, interagerer de med biomolekyler hvorefter der hurtigt dannes et lag af proteiner, en såkaldt ”proteinkorona”, på deres overflade.      

Projektet undersøger, hvordan denne proteinkorona påvirker, hvor nanopartikler ender i kroppen, og hvor effektivt de leverer mRNA. En detaljeret forståelse af disse interaktioner vil kunne understøtte designet af mere effektive og forudsigelige leveringssystemer. Dette kan bidrage til mere målrettede og fleksible mRNA-baserede vacciner og terapier.

Hvordan opstod din interesse for dit forskningsfelt?

Jeg har været interesseret i matematik og fysik fra en tidlig alder, og især i de udfordringer, de byder på. Efter en bachelorgrad i fysik blev jeg mere og mere fascineret af biofysik og hvordan fysiske metoder og tilgange kan fremme forståelsen af biologiske systemer. Under mit kandidatspeciale tilbragte jeg tid på Institut Laue-Langevin i Grenoble, hvor jeg arbejdede med lipider og deres organisering. Denne oplevelse fik mig til at indse, at jeg ønskede at arbejde i grænsefladen mellem fysik og biologi, med et særligt fokus på lægemiddelformulering.      

I 2019 blev jeg tildelt et postdocstipendium til at undersøge interaktionerne mellem serumproteiner og mRNA-holdige lipidnanopartikler. Dette markerede et skift i retning af at anvende fysiske metoder til at besvare grundlæggende spørgsmål indenfor lægemiddelformuleringer.

Hvad er de forskningsmæssige udfordringer og perspektiver ved dit projekt?

En central videnskabelig udfordring er den begrænsede forståelse af, hvordan lipid-nanopartikler opfører sig i det komplekse biologiske miljø, de møder efter injektion. Selvom det er etableret, at de hurtigt får et lag af biologiske molekyler, er reglerne for, hvordan dette lag udvikler sig, og hvordan det påvirker partiklernes biologiske skæbne, stadig dårligt belyst. Denne usikkerhed gør det vanskeligt at forudsige og kontrollere ydeevnen af mRNA-leveringssystemer.      

Projektet sigter mod at bidrage til en mere grundlæggende forståelse, der kan understøtte bedre designprincipper for fremtidige lipid-nanopartikler. På lang sigt kan dette bidrage til at formindske empiriske trial-and-error-tilgange og fremme en mere rationel udvikling af mRNA-medicin, hvilket forbedrer både vacciner og terapeutiske anvendelser.

Hvilke perspektiver vurderer du selv, at din forskning på sigt kan have for det omgivende samfund?

Dette projekt sigter mod at forbedre evnen til at forudsige og påvirke, hvordan lipid-nanopartikler interagerer med biologien, med det mål at forbedre optagelsen i cellerne og øge effektiviteten af mRNA-levering. Dette kan føre til terapeutisk effekt ved lavere doser, reducere bivirkninger og sænke produktionsomkostninger.      

Et centralt resultat er udviklingen af en ny platform til at studere nanomedicinske formuleringer i biomimetiske, muskellignende matricer, hvilket giver mere realistiske forhold, der bedre afspejler den biologiske kompleksitet. Ved at integrere denne kompleksitet tidligt i formuleringsudviklingen sigter platformen mod at forbinde in vitro- og in vivo-resultater og understøtte rationelle strategier for lægemiddelformulering.      

Dette kan på sigt indskrænke kløften mellem prækliniske og kliniske studier og mindske dyreforsøg ved at forbedre den tidlige prædiktive evne.

Hvad vil det betyde for din forskerkarriere, at du indgår i Sapere Aude-programmet?

Projektet, der støttes af Saper Aude-programmet, vil være et vigtigt springbræt i min akademiske karriere og i min ambition om at blive leder af egen forskningsgruppe. Det vil give mig mulighed for at videreudvikle mine lederevner gennem både formel træning og praktisk erfaring med vejledning. Samtidig vil jeg styrke mine nationale og internationale samarbejder og arbejde hen imod at udvide mine forskningsaktiviteter ved at søge yderligere finansieringsmuligheder.      

Videnskabeligt sigter jeg mod at placere min fremtidige forskning i grænsefladen mellem biofysik, biologi og lægemiddelformulering med fokus på at udvikle spredningsbaserede teknikker, der indfanger biologisk kompleksitet. Disse tilgange kan give dybere strukturel og mekanistisk indsigt i vaccineformuleringer og deres virkningsmekanismer og dermed bidrage til at bygge bro mellem grundforskning og translationelle anvendelser.