Patent Adı: Mıknatıs Destekli Transfeksiyon İçin Bir Alternatif Akım Mıknatıs Sistemi
FMH Durumu: ABD'de tescilli patent; Türkiye'de koruma/başvuru kapsamı
Teknoloji Alanı: Gen Aktarımı / Magnetofeksiyon / Hücre Mühendisliği / Laboratuvar Teknolojileri
TRL: TRL 4
Bu alternatif akım magnetofeksiyon sistemi, genetik materyal taşıyan manyetik nanoparçacıkların hücre yüzeyindeki hareketini dinamik manyetik alanlarla kontrol ederek transfeksiyon etkinliğini artırmaya yönelik bir gen aktarım platformudur. Ayarlanabilir manyetik alan parametreleri ve seçici kontrol kabiliyeti, farklı hücre ve gen aktarım koşullarının sistematik biçimde optimize edilmesine olanak sağlar.
Teknolojiye Genel Bakış
Bu teknoloji, manyetik nanoparçacıklar kullanılarak gerçekleştirilen gen aktarımında alternatif akımla oluşturulan dinamik manyetik alanlardan yararlanan bir magnetofeksiyon sistemidir. Magnetofeksiyonda aktarılacak genetik materyal, süperparamanyetik demir oksit nanoparçacıkları (SPION) gibi manyetik taşıyıcılarla ilişkilendirilir. Manyetik alan sayesinde bu kompleksler hedef hücrelere doğru yönlendirilerek genetik materyalin hücre içine alınması desteklenir.
Geleneksel magnetofeksiyon sistemlerinde kullanılan sabit mıknatıslar, manyetik nanoparçacık-gen komplekslerini hücre yüzeyine doğru çeker. Geliştirilen sistem ise alternatif manyetik alan kullanarak bu çekim etkisine ek olarak parçacıkların hücre yüzeyi üzerinde yanal hareketini destekler. Manyetik alan polaritesinin hızlı değişimiyle oluşturulan dinamik hareket, gen taşıyan nanoparçacıkların hücre membranı üzerinde daha geniş ve homojen biçimde dağılmasına katkı sağlayarak endositoz yoluyla hücre içine alınma olasılığını artırır.
Sistem; ferromanyetik çekirdek ve çok katmanlı bobinlerden oluşan elektromıknatıs mimarisine dayanmaktadır. Manyetik alan yoğunluğu, uygulama süresi ve açma-kapama döngüleri elektriksel olarak kontrol edilebilir. AC ve DC manyetik alanların farklı süre ve sıralamalarda uygulanabilmesi, transfeksiyon protokolünün hücre tipi, kullanılan nanoparçacıklar ve genetik yük gibi deneysel parametrelere göre optimize edilmesine olanak sağlar.
Teknolojinin önemli özelliklerinden biri, manyetik alanın belirli deney bölgelerine seçici olarak uygulanabilmesidir. Sistem standart çok kuyucuklu hücre kültürü plakalarıyla, özellikle 96 kuyucuklu formatlarla kullanılabilecek şekilde tasarlanmıştır. Satır-sütun adresleme yaklaşımı sayesinde belirli kuyucuklar aktive edilirken diğerleri kontrol grubu olarak bırakılabilir. Böylece aynı deney platformunda farklı transfeksiyon koşulları paralel olarak karşılaştırılabilir.
Hareketli mekanik parça içermeyen kompakt sistem mimarisi, mevcut hücre kültürü ve magnetofeksiyon iş akışlarına entegrasyonu kolaylaştırmayı amaçlamaktadır. Teknoloji; araştırma amaçlı gen aktarımı, hücre mühendisliği, transfeksiyon protokolü optimizasyonu ve manyetik nanoparçacık destekli nükleik asit taşıma uygulamaları için kontrol edilebilir bir laboratuvar platformu sunmaktadır.
Problem / Pazar İhtiyacı
DNA, RNA ve diğer nükleik asitlerin hedef hücrelere etkin biçimde aktarılması; gen fonksiyonu araştırmaları, hücre mühendisliği, gen düzenleme çalışmaları ve yeni biyolojik tedavilerin geliştirilmesinde temel bir adımdır. Ancak transfeksiyon verimliliği hücre tipine ve kullanılan yönteme bağlı olarak önemli ölçüde değişebilir. Özellikle transfeksiyonu zor hücrelerde yeterli gen aktarımının sağlanması önemli bir teknik gereksinimdir.
Konvansiyonel magnetofeksiyon yöntemlerinde sabit manyetik alanlar, genetik materyal taşıyan manyetik nanoparçacıkları hücre yüzeyine yaklaştırabilir ancak parçacıkların hücre membranı üzerindeki hareketini ve dağılımını aktif olarak kontrol etmez. Bu durum nanoparçacıkların belirli bölgelerde yoğunlaşmasına ve hücrelerle etkileşim alanının sınırlı kalmasına neden olabilir.
Dinamik alternatif manyetik alan yaklaşımı, nanoparçacıkların hücre yüzeyindeki dağılımını ve hareketini artırarak transfeksiyon sürecinin geliştirilmesine yönelik yeni bir kontrol parametresi sunmaktadır. Aynı zamanda manyetik alan şiddeti, frekansı, uygulama süresi ve seçili deney bölgelerinin kontrol edilebilmesi, gen aktarım protokollerinin sistematik olarak optimize edilmesine imkan sağlar.
Temel Avantajlar
- Alternatif manyetik alanlarla magnetofeksiyon ve gen aktarım etkinliğini geliştirmeye yönelik dinamik yaklaşım
- Manyetik nanoparçacıkların hücre yüzeyinde yanal hareketinin desteklenmesi
- Gen taşıyan nanoparçacıkların hücre membranı üzerinde daha homojen dağılımına katkı sağlanması
- Manyetik alan yoğunluğu, uygulama süresi ve açma-kapama döngülerinin kontrol edilebilmesi
- AC ve DC manyetik alanların farklı transfeksiyon protokollerinde birlikte kullanılabilmesi
- Belirli deney bölgelerine veya kuyucuklara seçici manyetik alan uygulanabilmesi
- Standart çok kuyucuklu hücre kültürü formatlarıyla, özellikle 96 kuyucuklu plakalarla uyumluluk
- Hareketli mekanik parça içermeyen kompakt ve masaüstü laboratuvar sistemi
Uygulama Alanları
- DNA ve diğer nükleik asitlerin hücrelere magnetofeksiyon yoluyla aktarılması
- Gen ekspresyonu araştırmaları
- Hücre mühendisliği ve genetik modifikasyon çalışmaları
- Transfeksiyonu zor hücreler için gen aktarım protokollerinin geliştirilmesi
- Magnetofeksiyon koşullarının optimizasyonu
- Gen tedavisi ve terapötik nükleik asit araştırmalarında laboratuvar ölçekli gen aktarımı
- Paralel hücre kültürü ve transfeksiyon deneyleri
- Manyetik nanoparçacık tabanlı hücresel taşıma araştırmaları
İlgili Sektörler
- Biyoteknoloji
- Hücre ve Gen Tedavisi Araştırmaları
- İlaç ve Biyofarmasötik Ar-Ge
- Genetik ve Moleküler Biyoloji
- Hücre Mühendisliği
- Laboratuvar Cihazları ve Yaşam Bilimleri Ekipmanları
- Nanobiyoteknoloji
- Akademik ve Endüstriyel Yaşam Bilimleri Araştırmaları
Teknoloji Hazırlık Seviyesi ve Doğrulama
Teknoloji Hazırlık Seviyesi: TRL 4
Teknoloji laboratuvar ortamında değerlendirilmiş ve alternatif akım manyetik alanlarının magnetofeksiyon uygulamalarındaki temel çalışma prensibi gösterilmiştir. Mevcut çalışmalar ürün odaklı bir prototip seviyesinde değildir; laboratuvar ölçekli deneysel sistemler ve hücre transfeksiyon çalışmaları bulunmaktadır.
Laboratuvar deneylerinde geliştirilen AC mıknatıs sistemi, ticari bir sabit DC mıknatıs sistemiyle karşılaştırılmıştır. Alternatif manyetik alana maruz bırakılan hücrelerde artan floresans seviyeleriyle uyumlu şekilde gen aktarım etkinliğinde artış gözlenmiştir. Patentte açıklanan deneysel koşullarda transfeksiyon etkinliğinde altı kata varan artış bildirilmiştir.
Bu performans değeri kullanılan hücre modeli, manyetik nanoparçacık sistemi ve deney koşullarına özgüdür ve farklı hücre veya transfeksiyon uygulamalarında aynı artışın elde edileceği anlamına gelmez.
Deneysel sistem yaklaşık 25 mT ve 60 Hz alternatif manyetik alan koşullarında değerlendirilmiş ve HEK293 hücreleri dahil hücre kültürü çalışmalarında kullanılmıştır. Sistem mimarisi aynı zamanda çok kuyucuklu plakalarda belirli deney bölgelerinin seçici olarak aktive edilmesine olanak sağlamaktadır.
Formda resmi test / doğrulama aşaması henüz başlamamış olarak belirtilmektedir. Bu nedenle mevcut laboratuvar sonuçları çalışma prensibinin ve gen aktarım potansiyelinin gösterimi olarak değerlendirilmekte; ürün düzeyinde tamamlanmış doğrulama veya endüstriyel validasyon olarak sunulmamaktadır.
Fikri Mülkiyet
ABD Patenti: US11160884B2
ABD Patent Yayını: US20200360539A1
ABD Başvuru No: US16/412,387
Türkiye Başvurusu: TR2019/10279
Patent Adı: Mıknatıs Destekli Transfeksiyon İçin Bir Alternatif Akım Mıknatıs Sistemi
ABD Başvuru / Rüçhan Tarihi: 14 Mayıs 2019
Türkiye Başvuru Tarihi: 10 Temmuz 2019
ABD Patent Tescil Tarihi: 2 Kasım 2021
Başvuru Sahibi / Hak Sahibi: Sabancı Üniversitesi
Formda Bildirilen Koruma / Başvuru Kapsamı: Amerika Birleşik Devletleri, Türkiye
Ticarileşme Durumu
Teknoloji araştırma aşamasındadır ve lisanslamaya açıktır. Mevcut geliştirme ihtiyacı, laboratuvar ortamında gösterilen alternatif akım magnetofeksiyon yaklaşımının ürün odaklı bir prototipe dönüştürülmesi, farklı hücre ve gen aktarım protokollerinde doğrulanması ve tekrarlanabilir laboratuvar iş akışlarına entegre edilmesidir.
İş Birliği Olanakları
- Lisanslama
- Bilimsel danışmanlık
- Ortak Ar-Ge ve birlikte geliştirme
- Endüstriyel doğrulama ve pilot uygulamalar
- Ortak üretim ve ürün geliştirme
Potansiyel iş ortakları arasında transfeksiyon reaktifleri ve gen aktarım sistemleri geliştiren biyoteknoloji şirketleri, hücre ve gen tedavisi Ar-Ge kuruluşları, yaşam bilimleri laboratuvar ekipmanı üreticileri, hücre kültürü ve yüksek kapasiteli tarama sistemleri geliştiren firmalar ile manyetik nanoparçacık teknolojileri üzerinde çalışan kuruluşlar yer alabilir.
Ortak geliştirme açısından öne çıkan alanlar; farklı hücre tiplerinde transfeksiyon performansının doğrulanması, kullanıcı tarafından programlanabilir manyetik alan parametrelerinin geliştirilmesi, paralel deney ve kontrol gruplarının otomasyonu ve sistemin standart hücre kültürü ekipmanlarıyla entegre edilebilecek bir laboratuvar ürününe dönüştürülmesidir.
Buluşçular
Buluşçu: Murat Kaya Yapıcı
İletişim
Bu teknolojiyle ilgili lisanslama, endüstriyel doğrulama, ortak Ar-Ge veya diğer iş birliği olanakları için Sabancı Üniversitesi Teknoloji Transfer Ofisi (SUATT) ile dpe.suatt@sabanciuniv.edu adresi üzerinden iletişime geçebilirsiniz.