Cells-on-chip technologies

Obiettivi del progetto

Il progetto mira a sviluppare modelli avanzati per lo studio in vitro delle interazioni cellulari, sfruttando tecnologie di co-coltura 3D all'interno di dispositivi (chip) microfluidici. Essi saranno applicati a un modello del comparto staminale del tumore (CSC), al fine di studiarne l'interazione con cellule del sistema immunitario (Tumor-Associated Macrophages, TAM) per elucidare il ruolo del sistema endocannabinoide (SE) nel cross-talk tra le due popolazioni. Le CSC, a causa della loro capacità di provocare nei TAM la polarizzazione aberrata M2 protettiva delle cellule tumorali nei confronti delle terapie antiblastiche, sono responsabili della progressione e chemioresistenza nelle neoplasie. Lo studio del coinvolgimento del SE nell'interplay CSC/TAM assume elevata importanza, essendone documentati sia l'azione immunomodulatoria, sia il ruolo nella progressione e invasività di numerose forme tumorali. Per studiare tale coinvolgimento, sarà sviluppata una piattaforma microfluidica totalmente passiva, in cui l'accurata progettazione dei parametri geometrici e fluidodinamici permetterà l'instaurazione di fenomeni d'interazione cellula/cellula al suo interno. Il chip presenterà una camera centrale per la coltura di CSC in micromassa 3D (tumorsfera) all'interno di matrici in idrogel, e camere laterali per l'inserimento dei TAM. Barriere di microcanali separeranno la camera centrale da quelle laterali realizzando il contenimento della fase gel, la regolazione della migrazione dei TAM verso il gel contenente le CSC e il controllo sui fenomeni di trasporto diffusivi. I TAM, sottoposti al richiamo citochine-mediato delle CSC, migreranno verso il sito tumorale invadendo la matrice in idrogel, in analogia con quanto accade in vivo. Il chip sarà ottimizzato sia per agevolare le procedure di semina e coltura a lungo termine delle cellule, sia per consentire elevata riproducibilità e precisa quantificazione dei dati morfologici e cinetici dell'interplay CSC/TAM con dettaglio alla singola cellula. Al fine di ottenere un modello semplificato ma standardizzabile, di TAM, si utilizzerà una linea mieloide di linfoma istiocitico umano (cellule U937), modello in grado di assumere fenotipo macrofagico. Tale linea, ingegnerizzata per esprimere fluorescenza a diversa lunghezza d'onda a seconda della polarizzazione M1/M2, consentirà di seguire on-chip la cinetica e la modulazione di polarizzazione dei TAM con dettaglio alla singola cellula mediante time lapse microscopy (TLM). Il prelievo di campioni biologici durante e dopo gli esperimenti consentirà le valutazioni biochimiche e biologico-molecolari. Il progetto ambisce a elucidare il coinvolgimento del SE nella risposta immunitaria alle cellule tumorali staminali, aumentando la conoscenza su un aspetto d'importanza fondamentale per l'esito delle terapie oncologiche, in virtù dello sviluppo di tecnologie cells-on-chip in grado di mimare, in vitro, il microambiente tumorale.

Data di inizio e fine

2013-2014

Responsabile del progetto

Prof.ssa Marcella Trombetta, coordinatore

Prof. Mauro Maccarrone, consulente del coordinatore

Istituzione coordinatrice del progetto

Università Campus Bio-Medico di Roma

Altre Istituzioni coinvolte

• Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)

• Università di Roma Tor Vergata

Fonte/i di finanziamento

Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (PRIN)