M. Pavlin že vrsto let dela na področju razvoja biomedicinskih aplikacij ter raziskuje različne pojave povezane z vnosom molekul v celice z električnim poljem ali nanodelci. Dela so bila citirana več kot 600x (400 čistih citatov) na različnih področjih od biofizike do medicine. Vključena je bila tudi v razvoj naprave Cliniporator v sodelovanju s tujimi partnerji (5.FP projekt), ki omogoča izvajanje elektrogenske transfekcije in elektrokemoterapije v kliničnem okolju (predvsem za terapijo raka). V okviru tega je bil podeljen tudi mednarodni patent. Znanstvena dela so nadpovprečno citirana na več področjih, sodelovala pa je pri implementaciji in razvoju več metod in neposredno vodila razvoj protokolov od elektrogenske transfekcije, razvoja 3D in vitro modelov celic vključenih v kolagenske gele (Haberl and Pavlin, J.Memb.Biol 2010) , razvoja protokolov za utišanje genov in vitro do protkolov za analizo internalizacije nanodelcev in citotoksičnosti. Leta 2007 je prejela Luigi Glavani nagrado za mlade znanstvenike društva International Bioelectrochemistry Society. Leta 2010 je ustanovila mlado raziskovalno Skupino za nano in biotehnološke aplikacije kjer uspešno vodi in koordinira interdisciplinarne projekte na področju biomedicine Skupina poleg interdisciplinarne skupine raziskovalcev (fiziki, biologi, biokemiki ) vključuje tudi dodiplomske in podiplomske študente, ki imajo možnost dela z najnovejšimi metodami in tehnologijami iz področja biotehnologije in biomedicine. Izkušnje vodje projekta in sodelujočih skupin na interdisciplinarnem področju biomedicine omogočajo razvoj in prenos novih tehnologij v klinično testiranje. Obstoječa sodelovanja omogočajo tudi tesno sodelovanje z kliniki. Skupina in doktorska študentka Jasna Lojk (mentorica M. Pavlin) je v zadnjem letu prejela že dve nagradi na mednarodnih konferencah: 7th Conference on Experimental and Translational Oncology (CETO 2013) in 9th International Conference on Nanosciences & Nanotechnologies (NN12), 3-6 July 2012 za najboljša posterja na področju nanotoksikologije in nanobiomedicine. Povezana doktorska in diplomska dela HABERL MEGLIČ, Saša. Analiza vpliva različnih parametrov na učinkovitost genske elektrotransfekcije v celičnih kulturah in v in vitro modelu tkiva = Analysis of the influence of various parameters on gene electrotransfer efficiency in cell cultures and in in vitro tissue model : doktorska disertacija. Ljubljana: [S. Haberl], 2011. X, 174 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 2987633] STRAŽIŠAR, Maruša. Analiza interakcije DNA s celično membrano ter učinkovitost vnosa DNA v celice CHO z elektrotransfekcijo pri nizkih koncentratih plamida : diplomsko delo. Ljubljana: [M. Stražišar], 2011. IX, 69 f., ilustr. [COBISS.SI-ID 35337989] KOTNIK, Nejc. Primerjava lipofekcije in elektroporacije pri vnosu plazmida pEGFP-N1 v človeške mioblaste in vitro = Comparison of lipofection and electroporation for transfer of plasmid pEGFP-N1 into human myoblasts in vitro : diplomska naloga. Ljubljana: [N. Kotnik], 2011. VIII, 45 f., ilustr. [COBISS.SI-ID 2947953] mentor: prof.dr. Zoran Grubič
D.08 Upravljanje in razvoj raziskovalnega dela
COBISS.SI-ID: 35337989Kot prvi smo razvili 3D numerični model za optimizacijo genske elektrotransfekcije in vivo. To je prva študija kjer je izvedena optimizacija električnih parametrov in pozicije elektrod za elektrotransfekcijo skeletne mišice. Predstavljena metoda je generična in jo lahko prenesemo na druga tkiva. Predstavljeni rezultati optimizacije so uporabni kot vodilo pri izbiri optimalnih parametrov in konfiguracije elektrod za uporabo metode elektrotransfekcije v kliničnih aplikacijah genske terapije in DNA vakcinacije. Na osnovi tega dela smo vzpostavili sodelovanje z vodilnim centrom za elektrogensko terapijo v Evropi za translacijo elektrogenske terapije v kliniko za zdravljenje raka (Herlev Hospital, Copenhagen, vodja. prof. Julie Gehl). Za njihovo specifično konfiguracijo smo tekom našega obiska te skupine tudi prilagodili naše 3D modele ter izvedli parametrično študijo vpliva kota, zasuka, globine elektrod ter dovedene napetosti na reverzibilno in ireverzbilno porirano tkivo. Model omogoča vizualizacijo distribucije električnega polja za različne geometrije igelnih elektrod, uporabljene pa so bile vrednosti vrednosti eksperimentalne študije na mišici velikih živalih (prašičih) ter klinične študije na ljudeh, v pripravi je skupna publikacija. Povezana publikacija: ČOROVIĆ, Selma, ŽUPANIČ, Anže, MIKLAVČIČ, Damijan, PAVLIN, Mojca. Numerical optimization of electric field and electrode configuration for gene electrotransfer into muscle tissue. V: SERŠA, Gregor (ur.), KOS, Janko (ur.), LAH TURNŠEK, Tamara (ur.), ČEMAŽAR, Maja (ur.), FILIPIČ, Metka (ur.), KRANJC, Simona (ur.), MARKELC, Boštjan (ur.). 7th Conference on Experimental and Translational Oncology, Portorož, Slovenia, April, 20-24, 2013. Book of abstracts. Ljubljana: Association of Radiology and Oncology, 2013, str. 114. [COBISS.SI-ID 9805396]
F.01 Pridobitev novih praktičnih znanj, informacij in veščin
COBISS.SI-ID: 10953300V sodelovanju z Inštitutom za patofiziologijo (Medicinska fakulteta UL) smo razvili protokole za vnos kratkoverižnih RNA in analizirali mehanizme njihovega vnosa v primarne mišične mioblaste – specifično smo se osredotočili na utišanje gena za HIF (''hypoksia inducible factor''), ki je ključni regulator celične homeostaze pri hipoksiji ter ima pomembno vlogo pri različnih patologijah. Optimizirali smo elektroporacijski medij in določili parametre električnih pulzov, s katerimi smo dosegli 80% utišanje mRNA za HIF-1α. Vzporedno smo izvedli tudi študijo viabilnosti celic po elektroporaciji za iste parametre. Utišanje smo spremljali z metodama qPCR in Western blot, kjer smo opazovali učinek na tarčno mRNA ter na sam protein HIF-1α. Zaradi pomena samega HIF-1α za različne mišične patologije smo preverili tudi učinek na ''down-stream'' gene za PGK (phosphoglycerate kinase) in VEGF (vascular endothelial growth factor). Pripravljamo prvo objavo v mednarodno revijo. Sam protokol vnosa, ki smo ga razvili pa nam bo omogočal vnos različnih kratkoverižnih RNA (siRNA, mRNA, shRNA...), kar je zanimivo tako za raziskave mehanizmov vnosa genskega materiala v celice kot tudi za terapevtske namene. HIF, VEGF (vključen v angiogenezo) in PGK so tudi ključni za celični metabolizem ter tako predstavljajo potencialno tarčo pri zdravljenju raka. Delo na primarnih humanih mioblastih poteka v sodelovanju z Laboratorijem za molekularno nevrobiologijo Inštituta za patofiziologijo (vodja prof. Zoran Grubič), končni cilj pa je uporabiti elektrotransfekcijo kot metodo vnosa ali utišanja terapevtskih genov z namenom zdravljenja določenega bolezenskega stanja. Na podlagi predtavljenih rezultatov smo bili povabljeni v konzorcij za projektno prijavo BIOENECA v okviru COST programov, za sodelovanje na področju matičnih celic ter regenerativne medicine.
F.18 Posredovanje novih znanj neposrednim uporabnikom (seminarji, forumi, konference)
COBISS.SI-ID: 9892180Vodja projekta je na osnovi pridobljenih znanj in metod tekom vodenja projekta "Mehanizmi vnosa DNA pri elektrogenski transpekciji" in tega projekta povezala poznavanje mehanizmov elektrotransfekcije s teoretično razlago mobilnosti DNA. Nadalje oba projekta povezujeta eskperimentalno delo in vitro na standardnih celičnih kulturah, s poskusi na ex vivo eksplantih, 3D gelih ter z 3D numeričnimi modeli mišičnega tkiva. Interdisciplinarni pristop in serija razvitih metodoloških pristopov je omogočilo nova znanstvena spoznanja kot tudi praktične metode, ki jih lahko s pridom uporabimo pri različnih aplikacijah elektrotransfekcije skupaj v sodelovanju s skupinami iz Slovenije in tujine.
D.01 Vodenje/koordiniranje (mednarodnih in domačih) projektov
COBISS.SI-ID: 9632596S sodelovanjem Laboratorija za biotehnologijo Kemijskega inštituta (vodja prof. Roman Jerala) smo analizirali vpliv elektroporacije na sprožitev imunskega odziva, trenutno pa je to še precej neraziskano področje. Testirali smo različne protokole električnih pulzov ter vpliv medijev na viabilnost in na sam imunski odziv preko aktivacije inflamasoma, proteinskega kompleksa prirojenega imunskega sistema, ki je zadolžen za sprožitev/aktivacijo vnetnih procesov preko aktivacije vnetnih citokinov. Aktivacijo inflamasoma, ki bi jo utegnili sprožiti različni pulzni protokoli smo opazovali na mišjih makrofagih, specifičnost signalne poti, ki vodi v aktivacijo, pa smo določali s pomočjo mišjih makrofagov z onesposobljenimi geni za določene komponente izbranih signalnih poti. Ugotovili smo aktivacijo imunskega sistema za pulzne protokole tipične za elektrotransfekcijo, ki pa ni bila specifična za aktivacijo inflamasoma. V nadaljevanju smo izvedli še poskuse za nano-električnimi pulzi, vendar smo tudi za te pulze dobili podoben rezultat. Rezulati pa so pomembni za uporabo elektroporacije in vivo (DAN vakcinacija, elektrotransfekcija, elektrokemoterapija), saj je pomembno razumeti potencialni imunski odziv.
F.02 Pridobitev novih znanstvenih spoznanj
COBISS.SI-ID: 10780500