A 3D BIOprinted SpinAl cord Model to reach functional meaningful and clinically translatable rEgeneration (3D-BIOSAME); “finanziato dall’Unione europea – Next Generation EU”

Il progetto 3D-BIOSAME svilupperà piattaforme fisiologiche in vitro destinate a migliorare le nostre attuali capacità di potenziare il meccanismo biologico che innesca la rigenerazione nel midollo spinale (MS) danneggiato dei mammiferi, in una prospettiva terapeutica. Gli studi in vivo forniscono importanti passi avanti, come approccio importante per la ricerca traslazionale, pur mostrando diversi limiti. Le piattaforme in vitro rappresentano una strategia alternativa. Non solo riducono i problemi etici e di costo, ma hanno anche il potenziale per utilizzare cellule di pazienti. Pertanto, le piattaforme in vitro offrono il potenziale unico di combinare le caratteristiche del modello di sistema sperimentale con le proprietà biologiche di tessuti e organi, raggiungendo l’obiettivo finale di ricapitolare la complessa fisiologia umana in vitro. Al momento, il pieno sfruttamento di questa tecnologia nella rigenerazione neurale è lungi dall’essere raggiunto e mancano metodi per produrre un modello di MS fisiologicamente rilevante. La complessità della struttura del MS dei mammiferi e la sua composizione eterogenea ostacolano gli sforzi di ricerca verso lo sviluppo di modelli di MS in vitro che ne ricapitolano le caratteristiche chiave in vivo. 3D-BIOSAME mira a realizzare per la prima volta un modello di MS biostampato in 3D che combina neuroni sensoriali e motori con la controparte gliale in una struttura simile a quella in vivo. Il bioprinting tridimensionale è un metodo compatibile con le cellule per fabbricare scaffold cellularizzati con geometria definita e fenotipi cellulari multipli. L'uso di bioink progettati ad hoc guida la cellula verso un'elevata vitalità massimizzando le interazioni cellula-cellula e cellula-ambiente extracellulare, risultando in una corrispondenza più fedele allo scenario in vivo. Utilizzeremo cellule murine per stabilire i protocolli di progettazione e lavorazione del modello, la cui affidabilità sarà testata confrontando la sua risposta alle lesioni con quella dei modelli murini. Allo stato attuale, la generazione di modelli in vivo di lesioni del midollo spinale è un processo altamente invasivo e dispendioso in termini di tempo che richiede un gran numero di animali per ottenere dati rilevanti di rilevanza statistica. Gli esperimenti in vitro possono ridurre fortemente questi inconvenienti. A questo proposito, proporremo modelli di trauma in vitro applicando 2 diversi tipi di danno agli assoni centrali (lesione meccanica classica e approccio innovativo basato sulle tossine) e quindi monitoreremo la conseguente degenerazione assonale e l'attivazione gliale. Successivamente, per stimolare la rigenerazione verranno utilizzati agenti pro-rigenerativi noti, nonché un nuovo composto recentemente identificato da UNIPD. Riteniamo infatti che il modello 3D abbia il potenziale per diventare una piattaforma di screening per la validazione di nuove molecole pro-rigenerative, in una prospettiva terapeutica. 3D-BIOSAME trarrà vantaggio dall'interazione scientifica tra ricercatori con un background multidisciplinare con competenze chiave in ingegneria biomedica (POLITO), modelli murini in vitro e in vivo (UNITO), rigenerazione nervosa dei mammiferi (UNIPD) e caratterizzazione dei materiali (CNR).