Finanziamento dell’Unione Europea NextGenerationEU M4 C2 investimento 1.1. Metastatic potential of cancer cell aggregates in deformable matrices controlled by light

Più di 2.5 milioni di nuovi casi di cancro sono stati diagnosticati. nei 27 paesi della UE nel 2020, per il 50% rappresentati da polmone, prostata e colon-retto. Il cancro rappresenta un problema di salute pubblica ed economico per i paesi della UE, con più di un milione di decessi nel 2020. La mortalità del cancro è legata alle metastasi, da cui derivano fra il 70 e il 90% delle morti. Dal punto di vista biologico, la metastatizzazione avviene attraverso l'acquisizione di capacità invasive e di sopravvivenza da parte delle cellule tumorali, che possono quindi colonizzare siti distanti dal tessuto di origine. Gli aggregati multicellulari hanno sicuramente un ruolo provato nella disseminazione metastatica, ma il meccanismo che guida la formazione di tali aggregati non è completamente compreso. Questo progetto mira a dissezionare il ruolo delle interazioni meccaniche cellule-matrice sviluppando nuovi materiali biocompatibili e fotoresponsivi che consentano la generazione di stimoli meccanici on-demand su aggregati tumorali viventi, da poter correlare con le capacità invasive. Le forze meccaniche hanno un ruolo indubbio nella crescita e nella migrazione delle cellule tumorali. Le cellule cancerose crescono nel cosidetto 'microambiente tumorale', fatto da matrice extraceellulare e da componenti cellulari quali quella vascolare, mesenchimale e immunitaria e subiscono sia forze di compressione che di trazione. Qui proponiamo di investigare l'effetto di forze di trazione sull'invasività delle cellule tumorali che emettono protrusioni e migrano attivamente verso altre cellule cancerose o siti secondari. In culture bidimensionali sono stati sviluppati metodi per sottoporre le cellule a stimoli meccanici e, sebbene non siano ancora utilizzati come metodi di routine, consentono di perturbare singole cellule o aggregati. La stimolazione meccanica in 3D rappresenta invece un obiettivo tecnicamente più complesso per via della necessità simultanea di stimolare le cellule e misurare l'effetto della stimolazione. Un avanzamento significativo in questa direzione è rappresentato dallo sviluppo di materiali foto-responsivi foto-sensibili che consentano alle cellule di crescere e di essere deformate attraverso illuminazione appropriata con un raggio di luce. Proponiamo di combinare biologia cellulare del cancro, imaging ottico e scienza dei materiali affrontate dalle due unità proponenti per sviluppare un approccio nuovo che consenta di generare stimolazioni meccaniche su cellule cancerose. La collaborazione fra le due unità e il grado di eccellenza delle istituzioni proponenti sarà funzionale al successo della proposta di finanziamento e contribuirà all'avanzamento generale nella comprensione del processo di metastatizzazione sfruttando tecnologie innovative con uno sguardo alle applicazioni a campioni derivati da paziente. Queste caratteristiche nel complesso rendono questo progetto pienamente coerente con gli obiettivi del PNRR.