Tecnologie cells-on-chip per lo studio del sistema endocannabinoide

Obiettivi del progetto

Il progetto si propone di sviluppare modelli avanzati per lo studio in vitro delle interazioni cellulari, sfruttando tecnologie di co-coltura 3D all’interno di dispositivi microfluidici. In particolare, le tecnologie on-chip vengono applicate 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 sono responsabili della progressione e chemioresistenza nelle neoplasie, a causa della loro capacità di indurre un cambiamento dello stato di polarizzazione dei TAM (da M1 a M2), che non svolgono più la loro funzione citotossica, ma risultano proteggere le cellule tumorali nei confronti delle terapie antiblastiche. 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.

La tecnologia on-chip sviluppata nel presente progetto serve come piattaforma per studi di interazione CSC/TAM con dettaglio alla singola cellula. I chip presentano una camera centrale per la coltura delle CSC in micromassa 3D (tumorsphere) all’interno di matrici in idrogel; canali laterali permettono l’inserimento dei TAM che, sotto un richiamo citochine-mediato, migrano verso il sito tumorale invadendo la matrice in idrogel, in analogia con quanto accade in vivo. Il design del chip viene ottimizzato per agevolare le procedure di semina e coltura a lungo termine delle cellule, e nel contempo consentire elevata riproducibilità e precisa quantificazione dei dati morfologici e cinetici dell’interplay CSC/TAM.

Al fine di ottenere un modello semplificato ma standardizzabile di TAM, si utilizza una linea mieloide di linfoma istiocitico umano (cellule U937), modello in grado di assumere fenotipo macrofagico, ingegnerizzata per esprimere fluorescenza a diversa lunghezza d’onda a seconda della polarizzazione M1/M2, in modo da poter seguire on-chip la cinetica e la modulazione di polarizzazione dei TAM. Gli esperimenti vengono condotti in time lapse microscopy (TLM) monitorando i fenomeni di migrazione e polarizzazione a livello delle singole cellule. L’approccio on-chip consente sia il prelievo di microvolumi di sovranatanti di coltura, sia il recupero delle cellule vitali per le successive caratterizzazioni biochimiche e biologico-molecolari degli elementi che compongono il SE. Il progetto ambisce a elucidare il coinvolgimento del SE nella risposta immunitaria alle cellule tumorali staminali, aumentando la conoscenza su un aspetto di 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

Marzo 2014 - Marzo 2017

Responsabile del progetto

Prof.ssa Marcella Trombetta - Responsabile del progetto

Istituzione coordinatrice del progetto

Università Campus Bio-Medico di Roma

Altre Istituzioni coinvolte

• CNR-IFN Istituto di Fotonica e Nanotecnologie

• Unità UTV- Lab. di Biochimica del Dipartimento di Medicina Sperimentale e Chirurgia, Università di Roma “Tor Vergata”

Fonte/i di finanziamento

PRIN 2012