Difference between revisions of "Team:KU Leuven/Description"

 
(153 intermediate revisions by 4 users not shown)
Line 2: Line 2:
 
<html>
 
<html>
 
<style type="text/css">
 
<style type="text/css">
 +
        p.head::first-letter {
 +
            color: #cc3333;
 +
            font-size: 35px;
 +
        }
 
         #pi_list .header {
 
         #pi_list .header {
 
             position: relative;
 
             position: relative;
 
             z-index: 20;
 
             z-index: 20;
−
 
 
             cursor: pointer;
 
             cursor: pointer;
−
 
−
            border-bottom: 2px solid #cc3333;
 
 
         }
 
         }
  
 
         #pi_list .header .intro {
 
         #pi_list .header .intro {
 
             background-color: #cc3333;
 
             background-color: #cc3333;
−
             padding: 10px;
+
             padding: 50px;
 
         }
 
         }
−
 
+
         #pi_list .header .intro2 {
−
         #pi_list .header .shortcontent {
+
             background-color: #ffffff;
−
             background-color: #f2f2f2;
+
             padding: 50px;
−
             padding: 10px;
+
        }
 +
        h4 {
 +
            margin-bottom: 10px;
 
         }
 
         }
−
 
−
 
−
 
 
         #pi_list .header .intro h3 {
 
         #pi_list .header .intro h3 {
 
             color: white;
 
             color: white;
Line 28: Line 28:
 
             padding: 0;
 
             padding: 0;
 
             margin-bottom: 10px;
 
             margin-bottom: 10px;
−
 
+
             font-size: 30px;
−
             font-size: 15px;
+
             font-weight: 300;
−
             font-weight: 700;
+
−
            font-style: italic;
+
 
         }
 
         }
  
−
         #pi_list .header .intro p {
+
         #pi_list .header .intro2 h3 {
−
             color: white;
+
             color: black;
 
             margin: 0;
 
             margin: 0;
 
             padding: 0;
 
             padding: 0;
−
 
+
            margin-bottom: 10px;
−
             font-size: 12px;
+
             font-size: 30px;
 +
            font-weight:300;
 
         }
 
         }
−
 
−
        #pi_list .header .shortcontent p {
 
−
            padding: 0;
 
−
            margin:0;
 
−
            padding-bottom: 20px;
 
−
 
−
        }
 
−
 
 
         #pi_list .content {
 
         #pi_list .content {
−
             margin: 0 20px;
+
             margin: 0 40px;
−
             padding: 10px;
+
             padding: 40px;
 
             padding-bottom: 20px;
 
             padding-bottom: 20px;
 
             position: relative;
 
             position: relative;
Line 60: Line 51:
 
             box-shadow: 0px 0px 10px 2px rgba(0, 0, 0, 0.25);
 
             box-shadow: 0px 0px 10px 2px rgba(0, 0, 0, 0.25);
 
         }
 
         }
−
 
 
         #pi_list .content p {
 
         #pi_list .content p {
 
             margin: 0;
 
             margin: 0;
 
             padding: 0;
 
             padding: 0;
 
             padding-bottom: 10px;
 
             padding-bottom: 10px;
 +
        }
 +
     
 +
        #grad {
 +
            background: -webkit-linear-gradient(#faebd7,#faeddb,#fbefdf,#fbf1e3,#fcf3e7,#fcf5eb,#fdf7ef,#f2f2f2); /* Safari 5.1-6.0 */
 +
            background: -o-linear-gradient((#faebd7,#faeddb,#fbefdf,#fbf1e3,#fcf3e7,#fcf5eb,#fdf7ef,#f2f2f2)); /* Opera 11.1-12.0 */
 +
            background: -moz-linear-gradient((#faebd7,#faeddb,#fbefdf,#fbf1e3,#fcf3e7,#fcf5eb,#fdf7ef,#f2f2f2)); /* Firefox 3.6-15 */
 +
            background: linear-gradient((#faebd7,#faeddb,#fbefdf,#fbf1e3,#fcf3e7,#fcf5eb,#fdf7ef,#f2f2f2)); /* Standard syntax */
 +
  }
 +
               
 +
        #pi_list .header .shortcontent .am p {
 +
            margin:0px 0px 0px -15px;
 +
            color: #ffffff;
 +
        }
 +
        #pi_list .header .shortcontent .am2 p {
 +
            margin: 0px -15px 0px 0px;
 +
           
 +
        }
 +
        .background{
 +
            background:url(https://static.igem.org/mediawiki/2017/c/cb/KU_Leuven_Homepage2.png);
 +
            position: initial;
 +
            background-size: 100%;
 +
            padding: 0 10px 0 10px;
 +
        }
 +
        .modalDialog {
 +
            position: fixed;
 +
            font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;
 +
            top: 0;
 +
            right: 0;
 +
            bottom: 0;
 +
            left: 0;
 +
            background: rgba(0,0,0,0.8);
 +
            z-index: 99999;
 +
            opacity:0;
 +
            -webkit-transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            -moz-transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            pointer-events: none;
 +
        }
 +
        .modalDialog:target {
 +
            opacity:1;
 +
            pointer-events: auto;
 +
        }
 +
 +
        .modalDialog > div {
 +
            width: 400px;
 +
            position: relative;
 +
            margin: 10% auto;
 +
            padding: 5px 20px 13px 20px;
 +
            border-radius: 10px;
 +
            background: #fff;
 +
            background: -moz-linear-gradient(#fff, #999);
 +
            background: -webkit-linear-gradient(#fff, #999);
 +
            background: -o-linear-gradient(#fff, #999);
 +
        }
 +
        .close {
 +
            background: #606061;
 +
            color: #FFFFFF;
 +
            line-height: 25px;
 +
            position: absolute;
 +
            right: -12px;
 +
            text-align: center;
 +
            top: -10px;
 +
            width: 24px;
 +
            text-decoration: none;
 +
            font-weight: bold;
 +
            -webkit-border-radius: 12px;
 +
            -moz-border-radius: 12px;
 +
            border-radius: 12px;
 +
            -moz-box-shadow: 1px 1px 3px #000;
 +
            -webkit-box-shadow: 1px 1px 3px #000;
 +
            box-shadow: 1px 1px 3px #000;
 +
        }
 +
 +
        .close:hover {
 +
            background: #00d9ff;
 +
        }
 +
        .modalDialog1 {
 +
            position: fixed;
 +
            font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;
 +
            top: 0;
 +
            right: 0;
 +
            bottom: 0;
 +
            left: 0;
 +
            background: rgba(0,0,0,0.8);
 +
            z-index: 99999;
 +
            opacity:0;
 +
            -webkit-transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            -moz-transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            pointer-events: none;
 +
        }
 +
        .modalDialog1:target {
 +
            opacity:1;
 +
            pointer-events: auto;
 +
        }
 +
 +
        .modalDialog1 > div {
 +
            width: 989px;
 +
            position: relative;
 +
            margin: 10% auto;
 +
            padding: 5px 20px 13px 20px;
 +
            border-radius: 10px;
 +
            background: #fff;
 +
            background: -moz-linear-gradient(#fff, #999);
 +
            background: -webkit-linear-gradient(#fff, #999);
 +
            background: -o-linear-gradient(#fff, #999);
 +
        }
 +
        .modalDialog2 {
 +
            position: fixed;
 +
            font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;
 +
            top: 0;
 +
            right: 0;
 +
            bottom: 0;
 +
            left: 0;
 +
            background: rgba(0,0,0,0.8);
 +
            z-index: 99999;
 +
            opacity:0;
 +
            -webkit-transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            -moz-transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            pointer-events: none;
 +
        }
 +
        .modalDialog2:target {
 +
            opacity:1;
 +
            pointer-events: auto;
 +
        }
 +
 +
        .modalDialog2 > div {
 +
            width: 989px;
 +
            position: relative;
 +
            margin: 10% auto;
 +
            padding: 5px 20px 13px 20px;
 +
            border-radius: 10px;
 +
            background: #fff;
 +
            background: -moz-linear-gradient(#fff, #999);
 +
            background: -webkit-linear-gradient(#fff, #999);
 +
            background: -o-linear-gradient(#fff, #999);
 +
        }
 +
        .modalDialog3 {
 +
            position: fixed;
 +
            font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;
 +
            top: 0;
 +
            right: 0;
 +
            bottom: 0;
 +
            left: 0;
 +
            background: rgba(0,0,0,0.8);
 +
            z-index: 99999;
 +
            opacity:0;
 +
            -webkit-transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            -moz-transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            pointer-events: none;
 +
        }
 +
        .modalDialog3:target {
 +
            opacity:1;
 +
            pointer-events: auto;
 +
        }
 +
 +
        .modalDialog3 > div {
 +
            width: 989px;
 +
            position: relative;
 +
            margin: 10% auto;
 +
            padding: 5px 20px 13px 20px;
 +
            border-radius: 10px;
 +
            background: #fff;
 +
            background: -moz-linear-gradient(#fff, #999);
 +
            background: -webkit-linear-gradient(#fff, #999);
 +
            background: -o-linear-gradient(#fff, #999);
 +
        }
 +
        .modalDialog4 {
 +
            position: fixed;
 +
            font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;
 +
            top: 0;
 +
            right: 0;
 +
            bottom: 0;
 +
            left: 0;
 +
            background: rgba(0,0,0,0.8);
 +
            z-index: 99999;
 +
            opacity:0;
 +
            -webkit-transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            -moz-transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            pointer-events: none;
 +
        }
 +
        .modalDialog4:target {
 +
            opacity:1;
 +
            pointer-events: auto;
 +
        }
 +
 +
        .modalDialog4 > div {
 +
            width: 970px;
 +
            position: relative;
 +
            margin: 10% auto;
 +
            padding: 5px 20px 13px 20px;
 +
            border-radius: 10px;
 +
            background: #fff;
 +
            background: -moz-linear-gradient(#fff, #999);
 +
            background: -webkit-linear-gradient(#fff, #999);
 +
            background: -o-linear-gradient(#fff, #999);
 +
        }
 +
       
 +
        .modalDialog5 {
 +
            position: fixed;
 +
            font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;
 +
            top: 0;
 +
            right: 0;
 +
            bottom: 0;
 +
            left: 0;
 +
            background: rgba(0,0,0,0.8);
 +
            z-index: 99999;
 +
            opacity:0;
 +
            -webkit-transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            -moz-transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            pointer-events: none;
 +
        }
 +
        .modalDialog5:target {
 +
            opacity:1;
 +
            pointer-events: auto;
 +
        }
 +
 +
        .modalDialog5 > div {
 +
            width: 998px;
 +
            position: relative;
 +
            margin: 10% auto;
 +
            padding: 5px 20px 13px 20px;
 +
            border-radius: 10px;
 +
            background: #fff;
 +
            background: -moz-linear-gradient(#fff, #999);
 +
            background: -webkit-linear-gradient(#fff, #999);
 +
            background: -o-linear-gradient(#fff, #999);
 +
        }
 +
        .modalDialog6 {
 +
            position: fixed;
 +
            font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;
 +
            top: 0;
 +
            right: 0;
 +
            bottom: 0;
 +
            left: 0;
 +
            background: rgba(0,0,0,0.8);
 +
            z-index: 99999;
 +
            opacity:0;
 +
            -webkit-transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            -moz-transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            pointer-events: none;
 +
        }
 +
        .modalDialog6:target {
 +
            opacity:1;
 +
            pointer-events: auto;
 +
        }
 +
 +
        .modalDialog6 > div {
 +
            width: 989px;
 +
            position: relative;
 +
            margin: 10% auto;
 +
            padding: 5px 20px 13px 20px;
 +
            border-radius: 10px;
 +
            background: #fff;
 +
            background: -moz-linear-gradient(#fff, #999);
 +
            background: -webkit-linear-gradient(#fff, #999);
 +
            background: -o-linear-gradient(#fff, #999);
 +
        }
 +
        .modalDialog7 {
 +
            position: fixed;
 +
            font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;
 +
            top: 0;
 +
            right: 0;
 +
            bottom: 0;
 +
            left: 0;
 +
            background: rgba(0,0,0,0.8);
 +
            z-index: 99999;
 +
            opacity:0;
 +
            -webkit-transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            -moz-transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            pointer-events: none;
 +
        }
 +
        .modalDialog7:target {
 +
            opacity:1;
 +
            pointer-events: auto;
 +
        }
 +
 +
        .modalDialog7 > div {
 +
            width: 989px;
 +
            position: relative;
 +
            margin: 10% auto;
 +
            padding: 5px 20px 13px 20px;
 +
            border-radius: 10px;
 +
            background: #fff;
 +
            background: -moz-linear-gradient(#fff, #999);
 +
            background: -webkit-linear-gradient(#fff, #999);
 +
            background: -o-linear-gradient(#fff, #999);
 +
        }
 +
        .modalDialog8 {
 +
            position: fixed;
 +
            font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;
 +
            top: 0;
 +
            right: 0;
 +
            bottom: 0;
 +
            left: 0;
 +
            background: rgba(0,0,0,0.8);
 +
            z-index: 99999;
 +
            opacity:0;
 +
            -webkit-transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            -moz-transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            transition: opacity 400ms ease-in;
 +
            pointer-events: none;
 +
        }
 +
        .modalDialog8:target {
 +
            opacity:1;
 +
            pointer-events: auto;
 +
        }
 +
 +
        .modalDialog8 > div {
 +
            width: 989px;
 +
            position: relative;
 +
            margin: 10% auto;
 +
            padding: 5px 20px 13px 20px;
 +
            border-radius: 10px;
 +
            background: #fff;
 +
            background: -moz-linear-gradient(#fff, #999);
 +
            background: -webkit-linear-gradient(#fff, #999);
 +
            background: -o-linear-gradient(#fff, #999);
 
         }
 
         }
 
         </style>
 
         </style>
−
         <script type="text/javascript" src="https://2017.igem.org/Template:KU_Leuven/flip?action=raw&ctype=text/javascript"></script>
+
         <div id="grad">
−
         <div class="team">
+
         <br>
−
            <div class="jumbotron">
+
                <div class="background" style="margin: -20px";>
−
                <div class="container">
+
                     <h1 style="text-align:center; padding: 30px; font-size:50px; color: white;">Project Description</h1>
−
                     <h1>Project</h1>
+
                     <p class="head" style="text-align: center;color: white; padding: 10px 20px 60px 20px; font-size:15px;"><strong>HEKcite!</strong> Inspired by the human heart rhythm, we aim to create an electrophysiological oscillator from eukaryotic cells. Rhythmic contraction of heart cells is coordinated by a small group of cells located in the sinus node, which have an intrinsic frequency of de- and repolarization. This frequency of electrical oscillation is influenced by environmental parameters as well as certain molecular substrates. The oscillator that we aim to create consists of genetically modified excitable Human Embryonic Kidney (HEK) cells, altered to contain the intrinsic pacemaker ability found in sinus cells. As witnessed in heart cells, the rhythm would be dependent on substrate-activated ion channels in the membrane. As there is a great variety of ion channels available in nature, the oscillator could be modified to measure concentrations of many specific substrates. By integrating a certain ion channel into the oscillating system, specificity for a substrate can be chosen.  
−
                     <p style="text-align:justify"><strong>HEKcite!</strong> Inspired by the human heart rhythm, we aim to create an electrophysiological oscillator from eukaryotic cells. Rhythmic contraction of heart cells is coordinated by a small group of cells located in the sinus node, which have an intrinsic frequency of de- and repolarization. This frequency of electrical oscillation is influenced by environmental parameters as well as certain molecular substrates. The oscillator that we aim to create consists of genetically modified excitable Human Embryonic Kidney (HEK) cells, altered to contain the intrinsic pacemaker ability found in sinus cells. As witnessed in heart cells, the rhythm would be dependent on substrate-activated ion channels in the membrane. As there is a great variety of ion channels available in nature, the oscillator could be modified to measure concentrations of many specific substrates. By integrating a certain ion channel into the oscillating system, specificity for a substrate can be chosen.  
+
  
−
Building an electrical oscillator from cells has several advantages. Intra- or extracellular changes that influence the conductance of ion channels in the membrane have an immediate impact on the frequency of oscillation. Once these cells are connected to each other (by for example gap-junctions), they generate an electrical signal that can easily be measured from a distance and non-invasively—similar to the way electrocardiography (ECG) and electroencephalography (EEG) measure electrical activity in the heart and brain. A multi-purpose sensor suitable for this system could be developed for medical and biotechnological applications. One such application is the measurement of drugs that interact with ion channels, such as antipsychotics, anti-epileptics or a certain class of immunosuppressants.</p>
+
                    Building an electrical oscillator from cells has several advantages. Intra- or extracellular changes that influence the conductance of ion channels in the membrane have an immediate impact on the frequency of oscillation. Once these cells are connected to each other (by for example gap-junctions), they generate an electrical signal that can easily be measured from a distance and non-invasively—similar to the way electrocardiography (ECG) and electroencephalography (EEG) measure electrical activity in the heart and brain. A multi-purpose sensor suitable for this system could be developed for medical and biotechnological applications. One such application is the measurement of drugs that interact with ion channels, such as antipsychotics, anti-epileptics or a certain class of immunosuppressants.</p>
 
                 </div>
 
                 </div>
−
            </div>
+
                <div class="container" style="padding: 20px;">
−
            <div class="container">
+
<br>
 +
<center>
 +
                <a href="#openModal8">
 +
                <img src="https://static.igem.org/mediawiki/2017/6/62/Mexican_flag.png" width="5%" style="position:relative; right: 40px; bottom: 5px;"></a>
 +
 
 +
                <div id="openModal8" class="modalDialog8">
 +
                    <div>
 +
                        <a href="#close" title="Close" class="close">X</a>
 +
                        <h2>Mexico</h2>
 +
                        <p>Inspirado por el ritmo cardíaco humano, nuestro objetivo es crear un oscilador electrofisiológico a partir de células eucariotas. La contracción rítmica de las células del corazón está coordinada por un pequeño grupo de células llamado nodo sinusal, que tiene una frecuencia intrínseca de des- y repolarización. Esta frecuencia de oscilación eléctrica está influenciada por parámetros ambientales y por determinados sustratos moleculares tales como temperatura y adrenalina, respectivamente. El oscilador que aquí se propone, consiste en células embrionarias de riñón humano (HEK) excitables y genéticamente modificadas para poseer la capacidad intrínseca de marcapasos que tienen las células sinusales. Tal y como se observa en las células cardíacas, el ritmo sería dependiente de los canales iónicos de la membrana activados por sustrato. Puesto que existe una gran variedad de canales iónicos disponibles en la naturaleza, el oscilador podría modificarse para medir concentraciones de muchos sustratos específicos. Al integrar ciertos canales iónicos en las células oscilantes, se puede seleccionar la especificidad para un cierto sustrato. Crear un oscilador eléctrico a partir de células tiene varias ventajas. Los cambios extra- o intracelulares que influyen en la conductancia de los canales iónicos en la membrana tienen un impacto inmediato en la frecuencia de la oscilación. Una vez que estas células están conectadas entre sí (por ejemplo a través de uniones gap), generan una señal eléctrica que se puede medir fácilmente. Se trata de un método no invasivo, del mismo modo que el electrocardiograma  (ECG) y la electroencefalografía (EEG) miden la actividad eléctrica en el corazón y el cerebro, respectivamente. Un sensor multipropósito adecuado para este sistema podría desarrollarse para aplicaciones médicas y biotecnológicas. Una de sus aplicaciones sería medir los fármacos que interactúan con canales iónicos, tales como antiepilépticos o ciertas clases de inmunosupresores. El problema actual con los trasplantes es el hecho de que muchos órganos se pierden debido a la estimación inexacta y estática del nivel de inmunosupresión, de modo que se corre el riesgo de que se produzca, por parte del sistema inmune humano, el rechazo del órgano. Con este sensor, podemos realizar mediciones dinámicas y a tiempo real de las concentraciones de inmunosupresores en la sangre. Esperamos que esta técnica pueda ayudar a reducir la cantidad de órganos rechazados después del trasplante, de modo que haya más órganos disponibles y, en consecuencia, que los pacientes tengan una mejor calidad de vida.</p>
 +
                    </div>
 +
                </div>
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
                <a href="#openModal7">
 +
                <img src="https://static.igem.org/mediawiki/2017/f/fd/Taiwan_flag.svg" width="5%" style="position:relative; right: 35px;bottom: 5px;"></a>
 +
 
 +
                <div id="openModal7" class="modalDialog7">
 +
                    <div>
 +
                        <a href="#close" title="Close" class="close">X</a>
 +
                        <h2>Taiwan</h2>
 +
                        <p>受到人類心跳的啟發，我們希望在真核細胞創建一個電生理振盪器。心臟細胞的周期
 +
                        性收縮由竇房結中的小組織協調，其包含去極化和再極化的固有頻率。這種電振盪頻
 +
                        率受環境因素和某些分子物質影響。我們的振盪器是基因修飾的，可興奮的人類胚胎
 +
                        腎（HEK）細胞，具有與竇房結中細胞相同的起搏功能。因我們可以監測心臟細胞，
 +
                        節律隨著細胞膜中依賴性離子通道改變。振盪器可以適應於測量各種基質濃度。通過
 +
                        將特定離子通道插入振盪系統中，可以調整對基質的特異性。構建電振盪器有很多優
 +
                        點。如影響離子通道電導率，細胞變化對振盪頻率產生直接的影響。一旦電池彼此連
 +
                        接（例如通過間隙連接點），它們產生容易從遠處或非侵入性方式測量的電信號。類
 +
                        似於心電圖（ECG）和腦電圖（ECG）測量心臟和腦中電活動的方式。使用該系統，
 +
                        可以用於醫療和生物技術應用的多功能傳感器。像是測量與離子通道相互作用的藥物
 +
                        ，例如抗精神病藥，抗癲癇藥或某類免疫抑制劑。
 +
                        </p>
 +
                    </div>
 +
                </div>
 +
                <a href="#openModal">
 +
                <img src="https://static.igem.org/mediawiki/2017/8/81/China.png" width="5%" style="position: relative; right:30px; bottom: 5px;"></a>
 +
 
 +
                <div id="openModal" class="modalDialog">
 +
                    <div>
 +
                        <a href="#close" title="Close" class="close">X</a>
 +
                        <h2>Traditional Chinese</h2>
 +
                                                <p>受到人類心跳的啟發，我們希望在真核細胞創建一個電生理振盪器。心臟細胞的周期
 +
                        性收縮由竇房結中的小組織協調，其包含去極化和再極化的固有頻率。這種電振盪頻
 +
                        率受環境因素和某些分子物質影響。我們的振盪器是基因修飾的，可興奮的人類胚胎
 +
                        腎（HEK）細胞，具有與竇房結中細胞相同的起搏功能。因我們可以監測心臟細胞，
 +
                        節律隨著細胞膜中依賴性離子通道改變。振盪器可以適應於測量各種基質濃度。通過
 +
                        將特定離子通道插入振盪系統中，可以調整對基質的特異性。構建電振盪器有很多優
 +
                        點。如影響離子通道電導率，細胞變化對振盪頻率產生直接的影響。一旦電池彼此連
 +
                        接（例如通過間隙連接點），它們產生容易從遠處或非侵入性方式測量的電信號。類
 +
                        似於心電圖（ECG）和腦電圖（ECG）測量心臟和腦中電活動的方式。使用該系統，
 +
                        可以用於醫療和生物技術應用的多功能傳感器。像是測量與離子通道相互作用的藥物
 +
                        ，例如抗精神病藥，抗癲癇藥或某類免疫抑制劑。
 +
                        </p>
 +
                       
 +
                    </div>
 +
                </div>
 +
               
 +
                <a href="#openModal1">
 +
                <img src="https://static.igem.org/mediawiki/2017/7/73/France_flag.png" width="5%" style="position: relative; right:25px;bottom: 5px;"></a>
 +
 
 +
                <div id="openModal1" class="modalDialog1">
 +
                    <div>
 +
                        <a href="#close" title="Close" class="close">X</a>
 +
                        <h2>French</h2>
 +
                                                <p>Inspirés par le rythme cardiaque du coeur humain, nous souhaitons développer un oscillateur électro-physiologique à partir de cellules eucaryotes. La contraction rythmique des cellules cardiaques est coordonnées par un petit groupe de cellules appelé Noeud Sinusal, possédant une fréquence intrinsèque de re/dépolarisation. L'oscillateur que nous proposons est composé de cellules embryonnaire humaines de reins, modifiées pour imiter les propriétés intrinsic du Noeud Sinusal et reproduire ainsi la fréquence cardiaque.
 +
                                                <br><br>
 +
Dans les cellules cardiaques, le rythme est gouverné par l’ouverture et la fermeture de canaux ioniques membranaires activés par un substrat. La variété importante de canaux ioniques trouvés dans la nature pourrait permettre donc de déterminer la concentration de substrats très spécifiques. En intégrant des canaux ioniques spécifiques d’un substrat dans nos cellules, nous pourrons ainsi les transformer en détecteur/oscillateur.<br>
 +
Fabriquer un oscillateur électrique à partir de cellules présente certains avantages.Le moindre changement extra ou intracellulaire influençant la fermeture/ouverture des canaux aura un impact immédiat sur la fréquence d’oscillation. Une fois que les cellules seront connectées entre elles (par exemple par gap-jonction), elles vont générer un signal électrique qui sera facilement quantifiable. Cette méthode est dite non-invasive, tout comme l'électrocardiographie et l'électroencéphalographie sur le coeur et le cerveau respectivement. Un capteur multifonction adapté à ce système pourrait ainsi être développé pour des applications biotechnologiques et médicales. L’une de ces applications est la quantification de drogues interagissant avec les canaux à ions, comme les antiépileptiques et certains immunosuppresseurs. La transplantation d’organe de nos jours souffre justement d’une mauvaise quantification des immunosuppresseurs, et la réjection de greffe est encore un problème actuellement. Avec notre capteur , nous pourrons ainsi procéder à des mesures dynamiques et en temps réel  de la concentration de certains immunosuppresseurs dans le sang. Nous espérons que cette technique va ainsi pouvoir limiter le nombre de rejet de greffe après transplantation, pour permettre une meilleure qualité de vie aux patients et une meilleure disponibilité des organes.
 +
 
 +
                        </p>
 +
                       
 +
                    </div>
 +
                </div>
 +
                <a href="#openModal2">
 +
                <img src="https://static.igem.org/mediawiki/2017/8/87/Netherlands_flag.png" width="5%" style="position: relative; right:20px;bottom: 5px;"></a>
 +
 
 +
                <div id="openModal2" class="modalDialog2">
 +
                    <div>
 +
                        <a href="#close" title="Close" class="close">X</a>
 +
                        <h2>Dutch</h2>
 +
                                                <p>Geïnspireerd door de menselijke hartslag willen wij een elektrofysiologische oscillator creëren vanuit eukaryote cellen. Periodieke samentrekking van hartcellen wordt gecoördineerd door een kleine groep van cellen in de sinusknoop, die een intrinsieke frequentie van de- en repolarisatie bevatten. Deze frequentie van elektrische oscillatie wordt beïnvloed door omgevingsfactoren en bepaalde moleculaire substraten. De oscillator die wij willen maken bestaat uit genetisch gemodificeerde, exciteerbare ‘Human Embryonic Kidney’ (HEK) cellen, aangepast om dezelfde pacemaker functionaliteit te vertonen als de cellen in de sinusknoop. Zoals we ook kunnen waarnemen in hartcellen zou het ritme afhankelijk moeten zijn van substraat-afhankelijke ion kanalen in de celmembraan. Omdat er een grote verscheidenheid is in ion kanalen in de natuur zou de oscillator aangepast kunnen worden om concentraties te meten van een groot aantal verschillende substraten. Door een specifiek ion kanaal in te brengen in het oscillerend systeem kan specificiteit voor een substraat gekozen worden. Het bouwen van een elektrische oscillator heeft een aantal voordelen. Intra- of extracellulaire wijzingen die de geleidbaarheid van ion kanalen beïnvloeden hebben een onmiddellijke impact op de frequentie van oscillatie. Eens deze cellen verbonden worden met elkaar (door gap-juncties bijvoorbeeld) genereren ze een elektrisch signaal dat eenvoudig gemeten kan worden vanop een afstand en op niet-invasieve wijze. Dit lijkt op de manier waarop electrocardiographie (ECG) en electroencephalografie (ECG) elektrische activiteit meten in het hart en de hersenen. Met dit systeem kan een multipotente sensor ontwikkeld worden voor medische en biotechnologische toepassingen. Een mogelijke applicatie is het meten van geneesmiddelen die interageren met ion kanalen, zoals antipsychotica, anti-epileptica of een bepaalde klasse van immunosuppressiva.</p>
 +
                       
 +
                    </div>
 +
                </div>
 +
                <a href="#openModal3">
 +
                <img src="https://static.igem.org/mediawiki/2017/4/49/Germany_flag.png" width="5%" style="position: relative; right:15px;bottom: 5px;"></a>
 +
 
 +
                <div id="openModal3" class="modalDialog3">
 +
                    <div>
 +
                        <a href="#close" title="Close" class="close">X</a>
 +
                        <h2>German</h2>
 +
                                                <p>In Anlehnung an den menschlichen Herzrhythmus ist unser Ziel die Kreation eines elektrophysiologischen Oszillators aus eukaryotischen Zellen. Die rhythmische Kontraktion der Herzzellen wird von einer kleinen Gruppe von Zellen im Sinusknoten koordiniert, die sich durch eine intrinsischen Frequenz von De- und Repolarisation auszeichnen. Diese Frequenz der elektrischen Oszillation wird beeinflusst von Umwelt Parametern sowie auch bestimmten molekularen Substraten. Der Oszillator, den wir entwickeln wollen, besteht aus genetisch veränderten erregbaren embryonalen menschlichen Nierenzellen (HEK), die so modifiziert wurden, dass ihre Eigenschaften den intrinsischen Schrittmacher Qualitäten in Sinuszellen entsprechen. Wie bereits in Herzzellen beobachtet wurde, wird der Rhythmus von den Substrat-aktivierten Ionenkanälen in der Membran abhängen. Durch die große Auswahl an in der Natur vorkommenden Ionenkanälen könnte der Oszillator entsprechend modifiziert werden um die Konzentration vieler spezifischer Substrate zu messen. Durch die Integration eines bestimmten Ionenkanals in das oszillierende System kann die Spezifität für ein Substrat festgelegt werden. Die Entwicklung eines elektrischen Oszillators hat mehrere Vorteile. Intra- oder extrazelluläre Änderungen die die Leitfähigkeit der Ionenkanäle in der Membran beeinflussen haben einen unmittelbaren Effekt auf die Frequenz der Oszillation. Sind die Zellen erst miteinander vernetzt  (etwa über gap junctions) generieren sie ein elektrisches Signal, das einfach non-invasiv gemessen werden kann, ähnlich einer Elektrokardiographie (EKG) oder Elektroencephalography (EEG), mit der die elektrische Aktivität des Herzens und des Gehirns gemessen werden können. Für medizinische und biotechnologische Anwendungen könnte ein Mehrzweck Sensor speziell für dieses System entwickelt werden. Ein Beispiel für eine solche Anwendungsmöglichkeit ist die Messung von Drogen, die mit Ionenkanälen interagieren, wie etwa Antipsychotika, Antiepileptika oder bestimmte Klassen von Immunosuppressiva.
 +
</p>
 +
                       
 +
                    </div>
 +
                </div>
 +
               
 +
                <a href="#openModal4">
 +
                <img src="https://static.igem.org/mediawiki/2017/f/fe/Russian_flag.png" width="5%" style="position: relative; right:10px;bottom: 5px;"></a>
 +
 
 +
                <div id="openModal4" class="modalDialog4">
 +
                    <div>
 +
                        <a href="#close" title="Close" class="close">X</a>
 +
                        <h2>Russian</h2>
 +
                                                <p>Вдохновленные сердечным ритмом человека, мы планируем создать электрофизиологический осциллятор из эукариотических клеток. Ритмичным сокращением клеток сердца управляет небольшая группа клеток, называемая синусовым узлом, который имеет собственную частоту де- и реполяризации. На эту частоту электрических колебаний влияют параметры окружающей среды, а также определенные молекулярные субстраты, такие как температура и адреналин соответственно. Предлагаемый здесь осциллятор состоит из генетически модифицированных возбудимых клеток почки человеческого эмбриона, измененных таким образом, что они приобретают способность ритмоводителя, присущую клеткам синусового узла. Как показывает работа клеток сердца, ритм будет зависеть от активируемых субстратом ионных каналов в мембране. Поскольку в природе существует огромное количество разнообразных ионных каналов, осциллятор может модифицироваться для измерения концентрации многих конкретных субстратов. Путем встраивания в клетки-осцилляторы определенных ионных каналов можно выбрать специфичность для конкретного субстрата. Создание электрического осциллятора из клеток имеет несколько преимуществ. Вне- или внутриклеточные изменения, которые влияют на проводимость ионных каналов в мембране, немедленно сказываются на частоте колебаний. Когда эти клетки соединены друг с другом (например, щелевыми соединениями), они генерируют электрический сигнал, который легко можно измерить. Это неинвазивный метод, подобный тому, как при электрокардиографии (ЭКГ) и электроэнцефалографии (ЭЭГ) измеряется электрическая активность сердца и головного мозга соответственно. Можно разработать совместимый с этой системой многофункциональный датчик для применения в медицине и биотехнологиях. Одним из примеров такого применения является измерение концентрации лекарственных препаратов, взаимодействующих с ионными каналами, таких как противосудорожные средства или иммунодепрессанты определенного класса. Проблема трансплантации в настоящее время состоит в том, что многие органы не приживаются из-за неточной и статичной оценки уровня иммунодепрессии; в таких условиях орган может быть отторгнут иммунной системой человека. С помощью такого датчика мы можем проводить динамическое, в режиме реального времени измерение концентрации иммунодепрессантов в крови. Мы надеемся, что этот метод поможет снизить количество отторгаемых после трансплантации органов, что позволило бы сохранить большее количество органов и улучшить качество жизни пациентов.
 +
</p>
 +
                       
 +
                    </div>
 +
                </div>
 +
                <a href="#openModal5">
 +
                <img src="https://static.igem.org/mediawiki/2017/e/ee/Spain_flag.png" width="5%" style="position: relative; right:5px;bottom: 5px;"></a>
 +
 
 +
                <div id="openModal5" class="modalDialog5">
 +
                    <div>
 +
                        <a href="#close" title="Close" class="close">X</a>
 +
                        <h2>Spanish</h2>
 +
                                                <p>Inspirado por el ritmo cardíaco humano, nuestro objetivo es crear un oscilador
 +
                                                    electrofisiológico a partir de células eucariotas. La contracción rítmica de las células del
 +
                                                    corazón está coordinada por un pequeño grupo de células llamado nodo sinusal, que
 +
                                                    tiene una frecuencia intrínseca de des- y repolarización. Esta frecuencia de oscilación
 +
                                                    eléctrica está influenciada por parámetros ambientales y por determinados sustratos
 +
                                                    moleculares tales como temperatura y adrenalina, respectivamente. El oscilador que
 +
                                                    aquí se propone, consiste en células embrionarias de riñón humano (HEK) excitables y
 +
                                                    genéticamente modificadas para poseer la capacidad intrínseca de marcapasos que
 +
                                                    tienen las células sinusales. Tal y como se observa en las células cardíacas, el ritmo
 +
                                                    sería dependiente de los canales iónicos de la membrana activados por sustrato. Puesto
 +
                                                    que existe una gran variedad de canales iónicos disponibles en la naturaleza, el oscilador
 +
                                                    podría modificarse para medir concentraciones de muchos sustratos específicos. Al
 +
                                                    integrar ciertos canales iónicos en las células oscilantes, se puede seleccionar la
 +
                                                    especificidad para un cierto sustrato. Crear un oscilador eléctrico a partir de células
 +
                                                    tiene varias ventajas. Los cambios extra- o intracelulares que influyen en la
 +
                                                    conductancia de los canales iónicos en la membrana tienen un impacto inmediato en la
 +
                                                    frecuencia de la oscilación. Una vez que estas células están conectadas entre sí (por
 +
                                                    ejemplo a través de uniones gap), generan una señal eléctrica que se puede medir
 +
                                                    fácilmente. Se trata de un método no invasivo, del mismo modo que el
 +
                                                    electrocardiograma  (ECG) y la electroencefalografía (EEG) miden la actividad
 +
                                                    eléctrica en el corazón y el cerebro, respectivamente. Un sensor multipropósito
 +
                                                    adecuado para este sistema podría desarrollarse para aplicaciones médicas y
 +
                                                    biotecnológicas. Una de sus aplicaciones sería medir los fármacos que interactúan con
 +
                                                    canales iónicos, tales como antiepilépticos o ciertas clases de inmunosupresores. El
 +
                                                    problema actual con los trasplantes es el hecho de que muchos órganos se pierden
 +
                                                    debido a la estimación inexacta y estática del nivel de inmunosupresión, de modo que se
 +
                                                    corre el riesgo de que se produzca, por parte del sistema inmune humano, el rechazo del
 +
                                                    órgano. Con este sensor, podemos realizar mediciones dinámicas y a tiempo real de las
 +
                                                    concentraciones de inmunosupresores en la sangre. Esperamos que esta técnica pueda
 +
                                                    ayudar a reducir la cantidad de órganos rechazados después del trasplante, de modo que
 +
                                                    haya más órganos disponibles y, en consecuencia, que los pacientes tengan una mejor
 +
                                                    calidad de vida.
 +
 
 +
</p>
 +
                       
 +
                    </div>
 +
                </div>
 +
                <a href="#openModal6">
 +
                <img src="https://static.igem.org/mediawiki/2017/2/2e/Catalaanse_vlag.png" width="5%" style="position:relative; bottom: 5px;"></a>
 +
 
 +
                <div id="openModal6" class="modalDialog6">
 +
                    <div>
 +
                        <a href="#close" title="Close" class="close">X</a>
 +
                        <h2>Catalan</h2>
 +
                                                <p>Inspirat pel ritme cardíac humà, el nostre objectiu és crear un oscil·lador electrofisiològic a partir de cèl·lules eucariotes. La contracció rítmica de les cèl·lules del cor està coordinada per un petit grup de cèl·lules anomenat node sinusal, que té una freqüència intrínseca de des- i repolarització. Aquesta freqüència d’oscil·lació elèctrica està influenciada per paràmetres ambientals i per determinats substrats moleculars, com ara temperatura i adrenalina, respectivament. L&#39;oscil·lador que aquí es proposa, consisteix en cèl·lules embrionàries de ronyó humà (HEK) excitables i genèticament modificades per posseir la capacitat intrínseca de marcapassos que tenen les cèl·lules sinusals. Tal com s’observa a les cèl·lules cardíaques, el ritme seria depenent dels canals iònics de la membrana activats per substrat. Donat que hi ha una gran varietat de canals iònics disponibles a la natura, l’oscil·lador podria modificar-se per mesurar concentracions de molts substrats específics. Al integrar certs canals iònics a les cèl·lules oscil·lants, es pot seleccionar l’especificitat per a un cert substrat. Crear un oscil·lador elèctric a partir de cèl·lules té diversos avantatges. Els canvis extra o intracel·lulars que influeixen en la conductància dels canals iònics a la membrana tenen un impacte immediat en la freqüència de l’oscil·lació. Una vegada que aquestes cèl·lules estan connectades entre si (per exemple a través d’unions gap), generen un senyal elèctric que es pot mesurar fàcilment. Es tracta d’un mètode no invasiu, de la mateixa manera que l’electrocardiograma (ECG) i l’electroencefalografia (EEG) mesuren l’activitat elèctrica en el cor i cervell, respectivament. Un sensor multipropòsit adequat per a aquest sistema es podria desenvolupar per a aplicacions mèdiques i biotecnològiques. Una de les seves aplicacions seria mesurar els fàrmacs que interactuen amb canals iònics, com ara antiepilèptics o algunes classes d’immunosupressors. El problema actual amb els trasplantaments és el fet que molts òrgans es perden a causa de l’estimació inexacta i estàtica del nivell d’immunosupressió, de manera que es corre el risc que es produeixi, per part del sistema immune humà, el rebuig de l’òrgan . Amb aquest sensor, podem realitzar mesuraments dinàmiques i a temps real de les concentracions d’immunosupressors en la sang. Esperem que aquesta tècnica pugui ajudar a reduir la quantitat d’òrgans rebutjats després del trasplantament, de manera que hi hagi més òrgans disponibles i, en conseqüència, que els pacients tinguin una millor qualitat de vida.
 +
 
 +
</p>
 +
                       
 +
                    </div>
 +
                </div>
 +
               
 +
 
 +
               
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
                </center>
 +
<br>
 
                 <div id="pi_list">
 
                 <div id="pi_list">
 
                     <div class="pi">
 
                     <div class="pi">
 
                         <div class="header">
 
                         <div class="header">
 
                             <div class="intro">
 
                             <div class="intro">
−
                                 <h3>Professor Diethard Monbaliu MD, PhD</h3>
+
                                 <h3>Inspired by the heart</h3>
−
                                 <p>Professor Monbaliu is a reputable abdominal transplant surgeon, at the department of microbiology and immunology at UZ Leuven. He is also responsible for a course on topographical and radiological anatomy and supervises several thesis students.</p>
+
                                 <div class="shortcontent">
−
                            </div>
+
                                    <div id="img_right" style="float: right; margin: -90px 0px 0px 50px"><img src="https://static.igem.org/mediawiki/2017/e/e1/KU_Leuven_Heart.png" width="200" Height="200" /></div>  
−
                            <div class="shortcontent">
+
                                    <div class="am">                              
−
                                <p>Professor Monbaliu confirmed our suspicion that there is a need for a more dynamic measurement. In addition, he suspects that it could lead to a better evaluation of patients’ compliance. Together, these advances could result in fewer transplant rejections. He has also brought our attention to a novel and more prevalent immunosuppressant drug, tacrolimus. Finally, he mentioned that patient variability is an issue in his field, and that our device should take this into account. Want to learn more? Press for more details.</p>
+
                                        <p style="font-size: 15px;">We drew our inspiration from the versatility and robustness of the heart. It beats continuously over the years, rapidly adapting its pace when necessary.</p>
 +
                                    </div>
 +
                                </div>
 
                             </div>
 
                             </div>
 
                         </div>
 
                         </div>
 
                         <div class="content" style="display: none;">
 
                         <div class="content" style="display: none;">
−
                             <p>
+
                             <p class="head" style="text-align:justify;">  
−
                                 Before this meeting, we were investigating the immunosuppressant cyclosporine, as we thought this compound was commonly used after transplantations in order to reduce the chance of rejection. However, professor Monbaliu clarified that this is no longer the case. Instead, he brought our attention to the compound tacrolimus, which has taken cyclosporine’s place in transplantation medicine. Both drugs have the same mode of action, but tacrolimus has a better clinical outcome and less side effects. We were interested in using this novel drug for our research, but unfortunately, the compound is too expensive for us to use. Therefore, considering our financial situation and the input of the professor, we chose to use cyclosporine in our experiments. </p>
+
                                 The human heart beats over a billion times during a human lifespan, rarely skipping more than a beat. This fascinating organ can readily adapt its rhythm and contractility to physiological changes, e.g. a fight-or-flight reaction. Most of the changes in contractility and frequency are mediated by effectors such as epinephrine or acetylcholine.
−
                                 <p>Lastly, according to professor Monbaliu, a possible reduction of blood sampling could be a great advantage. However, he mentioned that every patient is different, which means that finding the optimal concentration of immunosuppressant for each patient could a challenge. As a result, our device should be calibrated individually for every patient. Together with professor Monbaliu, we suspect that the individual differences and the problems that go with them could be assessed during clinical studies. As soon as different patients and their different values can be assembled, it can lead to the procedures needed to determine the optimal drug concentration and calibrate our device.  
+
                                 The rhythm of the human heart is usually dictated by the primary pacemaker, which consists of a group of cells termed the “pacemaker” cells, located in the in the Sinoatrial Node. The reason the primary pacemaker dictates the rhythm is mainly because it has the fastest frequency, while the backup/alternative systems such as the atrioventricular node and the Purkinje fibers operate at a slower rhythm.
 
                             </p>
 
                             </p>
 
                         </div>
 
                         </div>
 
                     </div>
 
                     </div>
−
<div class="pi">
+
                    <div class="pi">
 
                         <div class="header">
 
                         <div class="header">
−
                             <div class="intro">
+
                             <div class="intro2">
−
                                 <h3>Professor Chris Bervoets  MD, PhD</h3>
+
                                 <h3 style="text-align: right;">Creation of the Rhythm</h3>
−
                                 <p>Professor Chris Bervoets is a psychiatrist. He is responsible for the department of transcranial magnetic stimulation, the department of deep brain stimulation and the department of compulsive disorders within the UPC (University Psychiatric Center) of KU Leuven. Additionally, he conducts research on neuromodulatory treatments for various psychiatric disorders.</p>
+
                                 <div class="shortcontent">
−
                            </div>
+
                                    <div id="img_right" style="float: left; margin: -90px 0px 0px -20px"><img src="https://static.igem.org/mediawiki/2017/6/67/KU_Leuven_Sinus.png" width="200" Height="200" /></div>  
−
                            <div class="shortcontent">
+
                                    <div class="am2">                              
−
                                <p>While investigating different branches in medicine that could benefit from improved therapeutic drug monitoring, our attention was drawn to psychiatry. In this field, there are several drugs, for example lithium, that affect ion channels and could therefore be measured directly by our system. These aspects spiked our interest, and to learn more we contacted the specialist professor Chris Bervoets, who gave us some valuable insights in the difficult world of psychiatry.</p>
+
                                        <p style="font-size: 15px; text-align: right;">We drew our inspiration from the versatility and robustness of the heart. It beats continuously over the years, rapidly adapting its pace when necessary.</p>
 +
                                    </div>
 +
                                </div>
 
                             </div>
 
                             </div>
 
                         </div>
 
                         </div>
 
                         <div class="content" style="display: none;">
 
                         <div class="content" style="display: none;">
−
                             <p>
+
                            <h3>Biology</H3><br><br>
−
                                 After explaining our project, professor Bervoets shared his enthusiasm about the possible advantages of our device. He mentioned three ways in which HEKcite could further shape the field of psychiatry. </p>
+
                            <img src="https://static.igem.org/mediawiki/2017/archive/a/a8/20171031213206%21Ezgif.com-optimize.gif" margin = 5px width="50%" style=" float:right; position:relative; left:10px; top: -3px; filter: drop-shadow(5px 5px 5px #999);">
−
                                <p>First of all, he described the current problems concerning treatments using dopamine antagonists. These dopamine antagonist are blockers of the so-called dopamine receptors, and are used for a wide range of psychologic disorders, among which are depression, psychosis, and many more. At present, researches lack detailed information about the correct dosage of these dopamine antagonists: The amount of receptors that have to be occupied to achieve a certain clinical effect is not yet known. In some cases, doctors see a more favourable clinical outcome when patients take dopamine antagonists irregularly, while for other patients, this is not the case. Therefore, a better understanding of how the correct dosage correlates with dopamine receptor occupancy could be extremely valuable.  
+
 
 +
                             <p class="head" style="text-align:justify;">
 +
                                 Several pacemaker cells can be found throughout the body. The most well-known pacemaker cells reside in the heart, located in the sinoatrial node, the atrioventricular node and in Purkinje fibers. Other oscillating cells can be found throughout the central nervous system, where the frequency of de- and repolarization is often higher.
 +
                            <br>
 +
                                Our team was intrigued by the way that such a tiny group of cells could have such a rapid and profound impact on the frequency of the heart. These properties inspired us to recreate a system based on the remarkable pacemaker cells.
 +
                            </p>
 +
                            <h4>Sinoatrial cell</h4>
 +
                            <p style="text-align:justify">
 +
                                The origin of stable oscillations in sinoatrial cells is a topic that is widely debated. One hypothesis states that the internal calcium cycling is the most important factor contributing to the stable rhythm, while others suggest that the oscillating membrane potential has the biggest influence on the pacing. Experimental data as well as computational simulations support both hypotheses, depending on the experimental setup. Current understanding suggests that both systems are simultaneously responsible for maintaining a stable rhythm.
 +
                            </p>
 +
                            <p style="text-align:justify">
 +
                                The slow upstroke is mediated by both HCN and calcium channels, while the fast upstroke is mediated mostly by calcium channels. On the other hand, the repolarization is mainly mediated by potassium outflux.
 +
                            </p>
 +
                            <h4>Purkinje fibers</h4>
 +
                            <p style="text-align:justify">
 +
                                The main function of Purkinje fibers is to rapidly propagate a depolarization across the ventricles, namely, to achieve a uniform contraction across the heart.
 +
                                However, the Purkinje fibers also serve as a last-resort pacemaker system. It is characterized by a slow rate that ranges between 15-40 beats per minute. The most important current for the pacemaker activity is the HCN current, or the so-called funny current (If). The rapid upstroke is mediated by a voltage-sensitive sodium and calcium channel. The depolarization is followed by a plateau phase, mediated by a balance between calcium influx and potassium outflux. The repolarization occurs due to an increase in potassium outflux compared to the calcium influx, which lowers the membrane potential until the cycle repeats itself.
 +
                            </p>
 +
                            <h4>Neuronal pacemaker cells</h4>
 +
                            <p style="text-align:justify">
 +
                                Neuronal pacemaker cells often have a faster rhythm, due to the properties of the expressed HCN channels. These cells express HCN1 and HCN2, as opposed to HCN2 and HCN4, present in the human heart. HCN1 has a quicker activation rate than HCN4, which partially explains the difference in rhythm present in both cells.
 +
                                The duration of the depolarization is also shorter, due to the difference in ion channels responsible for the action potential. Oscillating neurons use a fast voltage-sensitive sodium channel for depolarization and a fast voltage-sensitive potassium channel for repolarization.
 +
                            </p>
 +
                            <h3>Engineering</h3>
 +
                            <br>
 +
                            <h4>Cell type</h4>
 +
                            <p style="text-align:justify">
 +
                                Since our aim was to create a diverse system in oscillating cells, we searched for cells that grew quickly and could easily be genetically manipulated. Cells such as Human Embryonic Kidney Cells (HEK cells) quickly came to mind. Furthermore, HEK cells are often used for patch-clamp and ion channel research. These cells provide a proof-of-concept which could be applied to other cell types. We chose not to use primary cells such as sinoatrial cells or cardiomyocytes, since primary cells often react to a variety of effectors and contain many different ion currents.  
 +
                            Our goal was to create a biological pacemaker from scratch, to show that an oscillation can be recreated in a common, non-excitable cell line such as the HEK cell line.
 +
                            </p>
 +
                            <p style="text-align:justify">
 +
                                Ion channels
 +
                            Keeping the previous information in mind, we aim to create an oscillating cell using only three ion channels to keep the complexity to a minimum. We need at least one HCN channel for slow depolarization and stable rhythm generation, a fast voltage-sensitive channel for depolarisation and a fast voltage-sensitive channel for repolarization.
 +
                            </p>
 +
                            <h4>Mathematical model</h4>
 +
                            <p style="text-align:justify">
 +
                                We created our own mathematical model with the previous selected ion channels. This computational set-up allowed us to perform experiments in silico. Read more about the model <a href="https://2017.igem.org/Team:KU_Leuven/Model">here</a>.
 +
                            </p>
 +
                            <h3>Final decision </h3>
 +
                            <p></p>
 +
                            <p style="text-align:justify">
 +
                                We decided to transfect the HEK cells with HCN2, α1G and hERG, mostly due to imaging capabilities, transfection efficiency and availability. Furthermore, our mathematical model showed oscillations which supported our final choice of ion channels.
 
                             </p>
 
                             </p>
−
<p>Nowadays, this occupancy can only be measured using expensive PET scans. If we could find a way to insert the dopamine receptor in our HEKcite cells and genetically design a correlation of the electric rhythm and the occupancy of the receptors, it could generate valuable information concerning different drug concentrations and their corresponding receptor occupancies. Not only would this measurement be less expensive than a PET scan, it would also provide a more dynamic measurement of the receptor occupancy, which could result in additional insights in dopamine antagonist metabolism.</p>
 
−
<p>Furthermore, Chris Bervoets told us about a novel way of clinical assessment, called the experience sampling method (ESM). Patients are asked to answer ten or more questions a day regarding their emotional status. The answers to these questions are then used to improve diagnosis or foresee psychotic episodes. Professor Bervoets suggests that our device could complement this method by combining the answers of the patients with the exact drug concentrations at a certain time. This could lead to a better comprehension of the connection between symptoms and drug dosage, and help further treatments. </p>
 
−
<p>Finally, professor Bervoets mentioned safety monitoring, which was our original motivation to investigate the field of psychiatry. With our device, we could verify the concentration of certain drugs that only have a small therapeutic range in which they are effective. Furthermore, Professor Bervoets explained to us that lithium may cause side effects even in the right doses. As a result, many patients visit the hospital unnecessarily. Our device could prevent these avoidable hospital visits by reassuring the patient that the experienced symptoms  are due to a benign lithium intoxication. On the other hand, it could also warn the patients when their lithium concentrations are dangerously high and a hospital visit is required.</p>
 
−
<p>After discussing these interesting possibilities for our project, we asked professor Bervoets if he thinks whether patients would accept to undergo the implantation of a small device. He suspects that our project would most likely only reach a select group of patients. For instance, patients who experience severe symptoms are often treated by transcranial magnetic stimulation and are used to medical interventions. This group of patients would not mind a minor subcutaneous implantation, if this would decrease their symptoms. Additionally, our device could help determine which drug is most suitable for a patient and optimise doses to reduce side effects.</p>
 
−
<p>To conclude, professor Bervoets confirmed our speculations that therapeutic drug monitoring is important in psychiatry. Furthermore, he opened our eyes to other potential applications of HEKcite in this branch of medicine and research. We are very interested in investigating the correlation of ESM and drug concentrations and the possibilities of developing a system to analyse dopamine antagonists. However, due to time and resource constraints, we have to remain focussed on therapeutic drug monitoring. Thanks to professor Bervoets’ enthusiasm about the project and the possible applications, we have become even more motivated to investigate the possibilities of safety monitoring, and believe it could bring science and medicine a substantial step closer towards solving important problems in psychiatry.</p>
 
 
                         </div>
 
                         </div>
 
                     </div>
 
                     </div>
Line 121: Line 654:
 
                         <div class="header">
 
                         <div class="header">
 
                             <div class="intro">
 
                             <div class="intro">
−
                                 <h3>Professor Wim Van Paesschen  MD, PhD</h3>
+
                                 <h3>Biosensing</h3>
−
                                 <p>Professor Wim Van Paesschen is a neurologist specialized in epilepsy. He also is head of the epilepsy research laboratory of the UZ Leuven, and is a lecturer at the faculty of medicine.</p>
+
                                 <div class="shortcontent">
−
                            </div>
+
                                    <div id="img_right" style="float: right; margin: -90px 0px 0px 50px"><img src="https://static.igem.org/mediawiki/2017/b/b6/Measurementalticon.png" width="200" Height="200" /></div>  
−
                            <div class="shortcontent">
+
                                        <div class="am">                              
−
                                <p>Professor Van Paesschen confirmed that therapeutic drug monitoring is important for anti-epileptic compounds and mentioned the necessity of verifying patient compliance. He was very enthusiastic about the project, and even suggested other possible applications for the HEKcite cells.</p>
+
                                            <p style="font-size: 15px;">Finally, we aim to influence the pace by varying concentrations of biological effectors. Our main focus is establishing a new form of therapeutic drug monitoring.</p>
 +
                                        </div>
 +
                                </div>
 
                             </div>
 
                             </div>
 
                         </div>
 
                         </div>
 
                         <div class="content" style="display: none;">
 
                         <div class="content" style="display: none;">
 +
                           
 +
 +
                            <p class="head" style="text-align:justify;">
 +
                                The final goal of our HEKcite project is to create a biological sensor using self-designed oscillating cells. We aim to create a cellular system that can vary its oscillation frequency depending on the concentration of a certain molecule. The ultimate goal is to create a device that measures this frequency and thus indirectly measures the concentration of the molecule of interest.
 +
Although this system may be used in many contexts, we have used this system to develop a novel therapeutic drug monitoring system. Drugs such as anti-epileptics, immunosuppressants and anti-psychotics would benefit greatly from continuous therapeutic monitoring. Furthermore, our system allows to measure the drug dynamics, rather than the absolute concentration which you often measure using conventional methods. Drugs that bind tightly to transporter molecules such as albumin often do not have any clinical effects and should not be measured. Patients with certain kidney diseases or liver diseases can have a fluctuating albumin concentration, which changes the free drug concentration. The HEKcite concept allows to only measure this clinically relevant free concentration, which is a great advantage in therapeutic drug monitoring.
 
                             <p>
 
                             <p>
−
                              As our group focuses on drug monitoring as an application, anti-epileptic drugs seemed to be interesting to research. Therefore, we set a meeting with doctor and neurologist Wim Van Paesschen, who is a specialist in epilepsy. Our goal was to discuss the importance of drug monitoring for patients being treated from epilepsy, and whether the HEKcite project could be useful in this regard.
 
 
                             </p>
 
                             </p>
−
                            <p>During the meeting, professor Van Paesschen showed a great deal of excitement and enthusiasm about the project, and assured us that drug monitoring of anti-epileptics is indeed necessary, especially for patients who suffer from severe forms of epilepsy. There have been various attempts to introduce therapeutic drug monitoring for epilepsy patients, but none have been successful so far.</p>
 
−
                            <p>Since the concept of HEKcite mainly relies on different ion channels, professor Van Paesschen advices us to focus on the anti-epileptic compounds that directly influence ion channels, even though they are not the most commonly used. Some examples are retigabine, which opens potassium channels, and ethosuximide, which influences T-type calcium channels. Additionally, he mentions that some anti-epileptics can bind to the blood protein albumin, which hinders their activity. Laboratory tests can only measure the total concentration of anti-epileptics in the blood, and are unable to detect the amount of free, active compound. Using our system, we would measure the concentration of free drugs that are able to interact with the ion channels in vivo, which would be a great advantage.</p>
 
−
<p>Furthermore, we asked professor Van Paesschen whether he thinks patients would agree with an inserted monitoring device. He proceeded to say that biosensing is a very interesting and growing field, and that it would be most welcome by patients, due to its simplicity and accuracy. He also mentions that checking patients’ compliance is crucial for epilepsy treatment, and that the HEKcite project could be used to solve that problem. </p>
 
−
                            <p>Last but not least, he gave a few suggestions for other useful applications of the HEKcite project. First of all, he suggested using our system as a form of personalized medicine. By using ion channels that contain the exact mutation present in the patient, we could use our system to verify which drug is most effective for his or her exact condition. Additionally, he mentioned that epilepsy is often the result of multiple mutations in several channels. Our system could study the interactions between the different ion channels and their mutations to further improve the understanding of the mechanisms that can lead to epilepsy. </p>
 
−
<p>These examples further illustrate that the project could be used for multiple applications. All in all, the meeting was extremely helpful to us, as he was able to confirm our suspicions that HEKcite could be useful for patients of epilepsy, and shed some more light on the further possibilities within this field.
 
  
−
</p>
+
                            <h3>Versatility</h3>
 +
                            <p>
 +
                                    With the design of our system, versatility was kept in mind. Molecules of interest can influence the rhythm either directly by interacting with one of the ion channels, or indirectly by second messengers or a genetic link. Both the cells and relevant ion channels could be changed when considering a new application. The possibilities of the concept are endless and only limited by the imagination of the researchers.
 +
                            </p>
 +
                            <h3>Practice</h3>
  
 +
                          <p style="text-align:justify">
  
 +
                                Members of the HEKcite team consulted with patients and doctors to assess current needs in the area of therapeutic drug monitoring. Patient preferences was taken into consideration when designing the experimental setup and hardware layout. <br>
 +
                            The medical community is mostly interested in monitoring drugs that need a long-term stable concentration, such as anti-epileptics, immunosuppressants and anti-psychotics. When adapting to a new regime, many of these drugs need frequent blood samples in the first few months. However, blood samples give information only about that specific time-frame, while continuous monitoring would allow for a easier and more precise follow-up and treatment in patients. Read more about how we interacted with end users on our human practices pages, <a href="https://2017.igem.org/Team:KU_Leuven/HP/HP_Main">here</a>.<br>
 +
Interested in how the device would work and what it would look like? Read more about that on our applied design page, <a href="https://2017.igem.org/Team:KU_Leuven/Applied_Design">here</a>.<br>
 +
But is the world really waiting for this device? Would it stand a chance on the market? Learn more about these aspects of our project on our entrepreneurship page, <a href="https://2017.igem.org/Team:KU_Leuven/Entrepreneurship">here</a>
  
−
                        </div>
 
−
                    </div>
 
−
                    <div class="pi">
 
−
                        <div class="header">
 
−
                            <div class="intro">
 
−
                                <h3>professor Iemand anders</h3>
 
−
                                <p>Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod
 
−
                                tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam,
 
−
                                quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo
 
−
                                consequat. Duis aute irure dolor in reprehenderit in voluptate velit esse
 
−
                                cillum dolore eu fugiat nulla pariatur. Excepteur sint occaecat cupidatat non
 
−
                                proident, sunt in culpa qui officia deserunt mollit anim id est laborum.</p>
 
−
                            </div>
 
−
                            <div class="shortcontent">
 
−
                                <p>Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod
 
−
                                tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam,
 
−
                                quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo
 
−
                                consequat. Duis aute irure dolor in reprehenderit in voluptate velit esse
 
−
                                cillum dolore eu fugiat nulla pariatur. Excepteur sint occaecat cupidatat non
 
−
                                proident, sunt in culpa qui officia deserunt mollit anim id est laborum.</p>
 
−
                            </div>
 
−
                        </div>
 
−
                        <div class="content" style="display: none;">
 
−
                            <p>
 
−
                                Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod
 
−
                                tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam,
 
−
                                quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo
 
−
                                consequat. Duis aute irure dolor in reprehenderit in voluptate velit esse
 
−
                                cillum dolore eu fugiat nulla pariatur. Excepteur sint occaecat cupidatat non
 
−
                                proident, sunt in culpa qui officia deserunt mollit anim id est laborum.</p><div style="text-align: center;""><img src="https://static.igem.org/mediawiki/2017/2/26/Ku_Leuven_Team4.png" width="200px" height="auto"></div><p> Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod
 
−
                                tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam,
 
−
                                quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo
 
−
                                consequat. Duis aute irure dolor in reprehenderit in voluptate velit esse
 
−
                                cillum dolore eu fugiat nulla pariatur. Excepteur sint occaecat cupidatat non
 
−
                                proident, sunt in culpa qui officia deserunt mollit anim id est laborum.</p></div></div>
 
−
                     
 
 
                             </p>
 
                             </p>
 +
 
                         </div>
 
                         </div>
 +
 +
<p><center>Interested in how we achieved all this? Learn more on our
 +
<a href="https://2017.igem.org/Team:KU_Leuven/Design">design page</a>.</p>
 +
 
                     </div>
 
                     </div>
−
                </div>
+
 
−
            </div>
+
<script type="text/javascript">
−
        </div>
+
−
    </div>
+
−
    </div>
+
−
    <script type="text/javascript">
+
 
     $(document).ready(function() { /* to make sure the script runs after page load */
 
     $(document).ready(function() { /* to make sure the script runs after page load */
 
                 $("#pi_list .header").click(function() {
 
                 $("#pi_list .header").click(function() {
Line 195: Line 703:
  
 
     });
 
     });
−
    </script>
+
</script>
 +
 
 +
        </div>
 +
       
 
</html>
 
</html>
 
{{KU_Leuven_footer}}
 
{{KU_Leuven_footer}}

Latest revision as of 03:31, 2 November 2017


Project Description

HEKcite! Inspired by the human heart rhythm, we aim to create an electrophysiological oscillator from eukaryotic cells. Rhythmic contraction of heart cells is coordinated by a small group of cells located in the sinus node, which have an intrinsic frequency of de- and repolarization. This frequency of electrical oscillation is influenced by environmental parameters as well as certain molecular substrates. The oscillator that we aim to create consists of genetically modified excitable Human Embryonic Kidney (HEK) cells, altered to contain the intrinsic pacemaker ability found in sinus cells. As witnessed in heart cells, the rhythm would be dependent on substrate-activated ion channels in the membrane. As there is a great variety of ion channels available in nature, the oscillator could be modified to measure concentrations of many specific substrates. By integrating a certain ion channel into the oscillating system, specificity for a substrate can be chosen. Building an electrical oscillator from cells has several advantages. Intra- or extracellular changes that influence the conductance of ion channels in the membrane have an immediate impact on the frequency of oscillation. Once these cells are connected to each other (by for example gap-junctions), they generate an electrical signal that can easily be measured from a distance and non-invasively—similar to the way electrocardiography (ECG) and electroencephalography (EEG) measure electrical activity in the heart and brain. A multi-purpose sensor suitable for this system could be developed for medical and biotechnological applications. One such application is the measurement of drugs that interact with ion channels, such as antipsychotics, anti-epileptics or a certain class of immunosuppressants.


X

Mexico

Inspirado por el ritmo cardíaco humano, nuestro objetivo es crear un oscilador electrofisiológico a partir de células eucariotas. La contracción rítmica de las células del corazón está coordinada por un pequeño grupo de células llamado nodo sinusal, que tiene una frecuencia intrínseca de des- y repolarización. Esta frecuencia de oscilación eléctrica está influenciada por parámetros ambientales y por determinados sustratos moleculares tales como temperatura y adrenalina, respectivamente. El oscilador que aquí se propone, consiste en células embrionarias de riñón humano (HEK) excitables y genéticamente modificadas para poseer la capacidad intrínseca de marcapasos que tienen las células sinusales. Tal y como se observa en las células cardíacas, el ritmo sería dependiente de los canales iónicos de la membrana activados por sustrato. Puesto que existe una gran variedad de canales iónicos disponibles en la naturaleza, el oscilador podría modificarse para medir concentraciones de muchos sustratos específicos. Al integrar ciertos canales iónicos en las células oscilantes, se puede seleccionar la especificidad para un cierto sustrato. Crear un oscilador eléctrico a partir de células tiene varias ventajas. Los cambios extra- o intracelulares que influyen en la conductancia de los canales iónicos en la membrana tienen un impacto inmediato en la frecuencia de la oscilación. Una vez que estas células están conectadas entre sí (por ejemplo a través de uniones gap), generan una señal eléctrica que se puede medir fácilmente. Se trata de un método no invasivo, del mismo modo que el electrocardiograma (ECG) y la electroencefalografía (EEG) miden la actividad eléctrica en el corazón y el cerebro, respectivamente. Un sensor multipropósito adecuado para este sistema podría desarrollarse para aplicaciones médicas y biotecnológicas. Una de sus aplicaciones sería medir los fármacos que interactúan con canales iónicos, tales como antiepilépticos o ciertas clases de inmunosupresores. El problema actual con los trasplantes es el hecho de que muchos órganos se pierden debido a la estimación inexacta y estática del nivel de inmunosupresión, de modo que se corre el riesgo de que se produzca, por parte del sistema inmune humano, el rechazo del órgano. Con este sensor, podemos realizar mediciones dinámicas y a tiempo real de las concentraciones de inmunosupresores en la sangre. Esperamos que esta técnica pueda ayudar a reducir la cantidad de órganos rechazados después del trasplante, de modo que haya más órganos disponibles y, en consecuencia, que los pacientes tengan una mejor calidad de vida.

X

Taiwan

受到人類心跳的啟發，我們希望在真核細胞創建一個電生理振盪器。心臟細胞的周期 性收縮由竇房結中的小組織協調，其包含去極化和再極化的固有頻率。這種電振盪頻 率受環境因素和某些分子物質影響。我們的振盪器是基因修飾的，可興奮的人類胚胎 腎（HEK）細胞，具有與竇房結中細胞相同的起搏功能。因我們可以監測心臟細胞， 節律隨著細胞膜中依賴性離子通道改變。振盪器可以適應於測量各種基質濃度。通過 將特定離子通道插入振盪系統中，可以調整對基質的特異性。構建電振盪器有很多優 點。如影響離子通道電導率，細胞變化對振盪頻率產生直接的影響。一旦電池彼此連 接（例如通過間隙連接點），它們產生容易從遠處或非侵入性方式測量的電信號。類 似於心電圖（ECG）和腦電圖（ECG）測量心臟和腦中電活動的方式。使用該系統， 可以用於醫療和生物技術應用的多功能傳感器。像是測量與離子通道相互作用的藥物 ，例如抗精神病藥，抗癲癇藥或某類免疫抑制劑。

X

Traditional Chinese

受到人類心跳的啟發，我們希望在真核細胞創建一個電生理振盪器。心臟細胞的周期 性收縮由竇房結中的小組織協調，其包含去極化和再極化的固有頻率。這種電振盪頻 率受環境因素和某些分子物質影響。我們的振盪器是基因修飾的，可興奮的人類胚胎 腎（HEK）細胞，具有與竇房結中細胞相同的起搏功能。因我們可以監測心臟細胞， 節律隨著細胞膜中依賴性離子通道改變。振盪器可以適應於測量各種基質濃度。通過 將特定離子通道插入振盪系統中，可以調整對基質的特異性。構建電振盪器有很多優 點。如影響離子通道電導率，細胞變化對振盪頻率產生直接的影響。一旦電池彼此連 接（例如通過間隙連接點），它們產生容易從遠處或非侵入性方式測量的電信號。類 似於心電圖（ECG）和腦電圖（ECG）測量心臟和腦中電活動的方式。使用該系統， 可以用於醫療和生物技術應用的多功能傳感器。像是測量與離子通道相互作用的藥物 ，例如抗精神病藥，抗癲癇藥或某類免疫抑制劑。

X

French

Inspirés par le rythme cardiaque du coeur humain, nous souhaitons développer un oscillateur électro-physiologique à partir de cellules eucaryotes. La contraction rythmique des cellules cardiaques est coordonnées par un petit groupe de cellules appelé Noeud Sinusal, possédant une fréquence intrinsèque de re/dépolarisation. L'oscillateur que nous proposons est composé de cellules embryonnaire humaines de reins, modifiées pour imiter les propriétés intrinsic du Noeud Sinusal et reproduire ainsi la fréquence cardiaque.

Dans les cellules cardiaques, le rythme est gouverné par l’ouverture et la fermeture de canaux ioniques membranaires activés par un substrat. La variété importante de canaux ioniques trouvés dans la nature pourrait permettre donc de déterminer la concentration de substrats très spécifiques. En intégrant des canaux ioniques spécifiques d’un substrat dans nos cellules, nous pourrons ainsi les transformer en détecteur/oscillateur.
Fabriquer un oscillateur électrique à partir de cellules présente certains avantages.Le moindre changement extra ou intracellulaire influençant la fermeture/ouverture des canaux aura un impact immédiat sur la fréquence d’oscillation. Une fois que les cellules seront connectées entre elles (par exemple par gap-jonction), elles vont générer un signal électrique qui sera facilement quantifiable. Cette méthode est dite non-invasive, tout comme l'électrocardiographie et l'électroencéphalographie sur le coeur et le cerveau respectivement. Un capteur multifonction adapté à ce système pourrait ainsi être développé pour des applications biotechnologiques et médicales. L’une de ces applications est la quantification de drogues interagissant avec les canaux à ions, comme les antiépileptiques et certains immunosuppresseurs. La transplantation d’organe de nos jours souffre justement d’une mauvaise quantification des immunosuppresseurs, et la réjection de greffe est encore un problème actuellement. Avec notre capteur , nous pourrons ainsi procéder à des mesures dynamiques et en temps réel de la concentration de certains immunosuppresseurs dans le sang. Nous espérons que cette technique va ainsi pouvoir limiter le nombre de rejet de greffe après transplantation, pour permettre une meilleure qualité de vie aux patients et une meilleure disponibilité des organes.

X

Dutch

Geïnspireerd door de menselijke hartslag willen wij een elektrofysiologische oscillator creëren vanuit eukaryote cellen. Periodieke samentrekking van hartcellen wordt gecoördineerd door een kleine groep van cellen in de sinusknoop, die een intrinsieke frequentie van de- en repolarisatie bevatten. Deze frequentie van elektrische oscillatie wordt beïnvloed door omgevingsfactoren en bepaalde moleculaire substraten. De oscillator die wij willen maken bestaat uit genetisch gemodificeerde, exciteerbare ‘Human Embryonic Kidney’ (HEK) cellen, aangepast om dezelfde pacemaker functionaliteit te vertonen als de cellen in de sinusknoop. Zoals we ook kunnen waarnemen in hartcellen zou het ritme afhankelijk moeten zijn van substraat-afhankelijke ion kanalen in de celmembraan. Omdat er een grote verscheidenheid is in ion kanalen in de natuur zou de oscillator aangepast kunnen worden om concentraties te meten van een groot aantal verschillende substraten. Door een specifiek ion kanaal in te brengen in het oscillerend systeem kan specificiteit voor een substraat gekozen worden. Het bouwen van een elektrische oscillator heeft een aantal voordelen. Intra- of extracellulaire wijzingen die de geleidbaarheid van ion kanalen beïnvloeden hebben een onmiddellijke impact op de frequentie van oscillatie. Eens deze cellen verbonden worden met elkaar (door gap-juncties bijvoorbeeld) genereren ze een elektrisch signaal dat eenvoudig gemeten kan worden vanop een afstand en op niet-invasieve wijze. Dit lijkt op de manier waarop electrocardiographie (ECG) en electroencephalografie (ECG) elektrische activiteit meten in het hart en de hersenen. Met dit systeem kan een multipotente sensor ontwikkeld worden voor medische en biotechnologische toepassingen. Een mogelijke applicatie is het meten van geneesmiddelen die interageren met ion kanalen, zoals antipsychotica, anti-epileptica of een bepaalde klasse van immunosuppressiva.

X

German

In Anlehnung an den menschlichen Herzrhythmus ist unser Ziel die Kreation eines elektrophysiologischen Oszillators aus eukaryotischen Zellen. Die rhythmische Kontraktion der Herzzellen wird von einer kleinen Gruppe von Zellen im Sinusknoten koordiniert, die sich durch eine intrinsischen Frequenz von De- und Repolarisation auszeichnen. Diese Frequenz der elektrischen Oszillation wird beeinflusst von Umwelt Parametern sowie auch bestimmten molekularen Substraten. Der Oszillator, den wir entwickeln wollen, besteht aus genetisch veränderten erregbaren embryonalen menschlichen Nierenzellen (HEK), die so modifiziert wurden, dass ihre Eigenschaften den intrinsischen Schrittmacher Qualitäten in Sinuszellen entsprechen. Wie bereits in Herzzellen beobachtet wurde, wird der Rhythmus von den Substrat-aktivierten Ionenkanälen in der Membran abhängen. Durch die große Auswahl an in der Natur vorkommenden Ionenkanälen könnte der Oszillator entsprechend modifiziert werden um die Konzentration vieler spezifischer Substrate zu messen. Durch die Integration eines bestimmten Ionenkanals in das oszillierende System kann die Spezifität für ein Substrat festgelegt werden. Die Entwicklung eines elektrischen Oszillators hat mehrere Vorteile. Intra- oder extrazelluläre Änderungen die die Leitfähigkeit der Ionenkanäle in der Membran beeinflussen haben einen unmittelbaren Effekt auf die Frequenz der Oszillation. Sind die Zellen erst miteinander vernetzt (etwa über gap junctions) generieren sie ein elektrisches Signal, das einfach non-invasiv gemessen werden kann, ähnlich einer Elektrokardiographie (EKG) oder Elektroencephalography (EEG), mit der die elektrische Aktivität des Herzens und des Gehirns gemessen werden können. Für medizinische und biotechnologische Anwendungen könnte ein Mehrzweck Sensor speziell für dieses System entwickelt werden. Ein Beispiel für eine solche Anwendungsmöglichkeit ist die Messung von Drogen, die mit Ionenkanälen interagieren, wie etwa Antipsychotika, Antiepileptika oder bestimmte Klassen von Immunosuppressiva.

X

Russian

Вдохновленные сердечным ритмом человека, мы планируем создать электрофизиологический осциллятор из эукариотических клеток. Ритмичным сокращением клеток сердца управляет небольшая группа клеток, называемая синусовым узлом, который имеет собственную частоту де- и реполяризации. На эту частоту электрических колебаний влияют параметры окружающей среды, а также определенные молекулярные субстраты, такие как температура и адреналин соответственно. Предлагаемый здесь осциллятор состоит из генетически модифицированных возбудимых клеток почки человеческого эмбриона, измененных таким образом, что они приобретают способность ритмоводителя, присущую клеткам синусового узла. Как показывает работа клеток сердца, ритм будет зависеть от активируемых субстратом ионных каналов в мембране. Поскольку в природе существует огромное количество разнообразных ионных каналов, осциллятор может модифицироваться для измерения концентрации многих конкретных субстратов. Путем встраивания в клетки-осцилляторы определенных ионных каналов можно выбрать специфичность для конкретного субстрата. Создание электрического осциллятора из клеток имеет несколько преимуществ. Вне- или внутриклеточные изменения, которые влияют на проводимость ионных каналов в мембране, немедленно сказываются на частоте колебаний. Когда эти клетки соединены друг с другом (например, щелевыми соединениями), они генерируют электрический сигнал, который легко можно измерить. Это неинвазивный метод, подобный тому, как при электрокардиографии (ЭКГ) и электроэнцефалографии (ЭЭГ) измеряется электрическая активность сердца и головного мозга соответственно. Можно разработать совместимый с этой системой многофункциональный датчик для применения в медицине и биотехнологиях. Одним из примеров такого применения является измерение концентрации лекарственных препаратов, взаимодействующих с ионными каналами, таких как противосудорожные средства или иммунодепрессанты определенного класса. Проблема трансплантации в настоящее время состоит в том, что многие органы не приживаются из-за неточной и статичной оценки уровня иммунодепрессии; в таких условиях орган может быть отторгнут иммунной системой человека. С помощью такого датчика мы можем проводить динамическое, в режиме реального времени измерение концентрации иммунодепрессантов в крови. Мы надеемся, что этот метод поможет снизить количество отторгаемых после трансплантации органов, что позволило бы сохранить большее количество органов и улучшить качество жизни пациентов.

X

Spanish

Inspirado por el ritmo cardíaco humano, nuestro objetivo es crear un oscilador electrofisiológico a partir de células eucariotas. La contracción rítmica de las células del corazón está coordinada por un pequeño grupo de células llamado nodo sinusal, que tiene una frecuencia intrínseca de des- y repolarización. Esta frecuencia de oscilación eléctrica está influenciada por parámetros ambientales y por determinados sustratos moleculares tales como temperatura y adrenalina, respectivamente. El oscilador que aquí se propone, consiste en células embrionarias de riñón humano (HEK) excitables y genéticamente modificadas para poseer la capacidad intrínseca de marcapasos que tienen las células sinusales. Tal y como se observa en las células cardíacas, el ritmo sería dependiente de los canales iónicos de la membrana activados por sustrato. Puesto que existe una gran variedad de canales iónicos disponibles en la naturaleza, el oscilador podría modificarse para medir concentraciones de muchos sustratos específicos. Al integrar ciertos canales iónicos en las células oscilantes, se puede seleccionar la especificidad para un cierto sustrato. Crear un oscilador eléctrico a partir de células tiene varias ventajas. Los cambios extra- o intracelulares que influyen en la conductancia de los canales iónicos en la membrana tienen un impacto inmediato en la frecuencia de la oscilación. Una vez que estas células están conectadas entre sí (por ejemplo a través de uniones gap), generan una señal eléctrica que se puede medir fácilmente. Se trata de un método no invasivo, del mismo modo que el electrocardiograma (ECG) y la electroencefalografía (EEG) miden la actividad eléctrica en el corazón y el cerebro, respectivamente. Un sensor multipropósito adecuado para este sistema podría desarrollarse para aplicaciones médicas y biotecnológicas. Una de sus aplicaciones sería medir los fármacos que interactúan con canales iónicos, tales como antiepilépticos o ciertas clases de inmunosupresores. El problema actual con los trasplantes es el hecho de que muchos órganos se pierden debido a la estimación inexacta y estática del nivel de inmunosupresión, de modo que se corre el riesgo de que se produzca, por parte del sistema inmune humano, el rechazo del órgano. Con este sensor, podemos realizar mediciones dinámicas y a tiempo real de las concentraciones de inmunosupresores en la sangre. Esperamos que esta técnica pueda ayudar a reducir la cantidad de órganos rechazados después del trasplante, de modo que haya más órganos disponibles y, en consecuencia, que los pacientes tengan una mejor calidad de vida.

X

Catalan

Inspirat pel ritme cardíac humà, el nostre objectiu és crear un oscil·lador electrofisiològic a partir de cèl·lules eucariotes. La contracció rítmica de les cèl·lules del cor està coordinada per un petit grup de cèl·lules anomenat node sinusal, que té una freqüència intrínseca de des- i repolarització. Aquesta freqüència d’oscil·lació elèctrica està influenciada per paràmetres ambientals i per determinats substrats moleculars, com ara temperatura i adrenalina, respectivament. L'oscil·lador que aquí es proposa, consisteix en cèl·lules embrionàries de ronyó humà (HEK) excitables i genèticament modificades per posseir la capacitat intrínseca de marcapassos que tenen les cèl·lules sinusals. Tal com s’observa a les cèl·lules cardíaques, el ritme seria depenent dels canals iònics de la membrana activats per substrat. Donat que hi ha una gran varietat de canals iònics disponibles a la natura, l’oscil·lador podria modificar-se per mesurar concentracions de molts substrats específics. Al integrar certs canals iònics a les cèl·lules oscil·lants, es pot seleccionar l’especificitat per a un cert substrat. Crear un oscil·lador elèctric a partir de cèl·lules té diversos avantatges. Els canvis extra o intracel·lulars que influeixen en la conductància dels canals iònics a la membrana tenen un impacte immediat en la freqüència de l’oscil·lació. Una vegada que aquestes cèl·lules estan connectades entre si (per exemple a través d’unions gap), generen un senyal elèctric que es pot mesurar fàcilment. Es tracta d’un mètode no invasiu, de la mateixa manera que l’electrocardiograma (ECG) i l’electroencefalografia (EEG) mesuren l’activitat elèctrica en el cor i cervell, respectivament. Un sensor multipropòsit adequat per a aquest sistema es podria desenvolupar per a aplicacions mèdiques i biotecnològiques. Una de les seves aplicacions seria mesurar els fàrmacs que interactuen amb canals iònics, com ara antiepilèptics o algunes classes d’immunosupressors. El problema actual amb els trasplantaments és el fet que molts òrgans es perden a causa de l’estimació inexacta i estàtica del nivell d’immunosupressió, de manera que es corre el risc que es produeixi, per part del sistema immune humà, el rebuig de l’òrgan . Amb aquest sensor, podem realitzar mesuraments dinàmiques i a temps real de les concentracions d’immunosupressors en la sang. Esperem que aquesta tècnica pugui ajudar a reduir la quantitat d’òrgans rebutjats després del trasplantament, de manera que hi hagi més òrgans disponibles i, en conseqüència, que els pacients tinguin una millor qualitat de vida.


Inspired by the heart

We drew our inspiration from the versatility and robustness of the heart. It beats continuously over the years, rapidly adapting its pace when necessary.

Creation of the Rhythm

We drew our inspiration from the versatility and robustness of the heart. It beats continuously over the years, rapidly adapting its pace when necessary.

Biosensing

Finally, we aim to influence the pace by varying concentrations of biological effectors. Our main focus is establishing a new form of therapeutic drug monitoring.

Interested in how we achieved all this? Learn more on our design page.