IL MICROCHIP CHE SVELA LE METASTASI
I ricercatori dell’IRCCS Galeazzi del Massachusetts Institute of Technology
(MIT) mostrano in laboratorio come il cancro attacca gli organi
Milano, 29 aprile 2014 –
Comprendere i processi di metastatizzazione e i meccanismi che
permettono la diffusione di un tumore maligno in determinati tessuti dell’organismo: questi gli
obiettivi che hanno mosso nel loro ultimo lavoro Simone Bersini, Chiara Arrigoni e Matteo Moretti
del Laboratorio di Ingegneria Cellulare e Tissutale dell’IRCCS Galeazzi insieme ai colleghi del
Massachusetts Institute of Technology di Boston.
Lo studio, ripreso dall’autorevole settimanale internazionale The Economist, è stato pubblicato
sulla rivista scientifica Biomaterials. Il team, che comprende studiosi italiani, statunitensi e coreani
è riuscito per la prima volta a ricostruire in laboratorio, con un modello tridimensionale
che utilizza cellule umane, il processo di formazione di metastasi ossee derivanti dal
cancro del seno.
Quasi il 70% dei pazienti con un tumore della mammella in stato avanzato va incontro a
metastasi ossee: una correlazione frequente e riconosciuta, che i ricercatori sono riusciti a
riprodurre e osservare.
Per ricostruire l’ambiente “naturale” del tessuto osseo a contatto con la parete dei vasi sanguigni,
su un piccolo microchip sono stati creati diversi “canali” contigui, all'interno dei quali sono state
inserite cellule staminali mesenchimali umane per formare osso e cellule endoteliali per generare i
vasi. All’interno dei "vasi ingegnerizzati" i ricercatori hanno poi iniettato delle cellule tumorali
umane di carcinoma mammario e osservato il processo di extravasazione, cioè il passaggio delle
cellule tumorali attraverso la parete del vaso sanguigno all'interno del tessuto osseo.
I ricercatori hanno dunque potuto analizzare uno dei meccanismi molecolari alla base del
processo di specifica attrazione delle metastasi del cancro del seno verso il tessuto osseo. È stato
osservato che CXCL5, una molecola prodotta dalle cellule ossee, è in grado di "attirare" le cellule
tumorali interagendo con CXCR2 un recettore caratteristico disposto sulla loro membrana
cellulare.
Il modello presentato nello studio potrà in futuro essere utilizzato per osservare il diffondersi di
altri tipi di cancro e per verificare l’azione di nuovi farmaci anti metastatici.
Primo autore della ricerca, Ing. Simone Bersini: “L'innovatività di questo modello risiede
nella ricostruzione di un microambiente tridimensionale contenente cellule umane, in grado di
riprodurre in modo accurato il processo di metastatizzazione verso il tessuto osseo così come
avviene all'interno del corpo umano. Apre le porte verso lo sviluppo di modelli avanzati che
possano limitare la sperimentazione animale e condurre allo sviluppo di farmaci sempre più
efficaci e selettivi.”
Il responsabile del Laboratorio di Ingegneria Cellulare e Tissutale dell’IRCCS Galeazzi,
Ing. Matteo Moretti: “Il progetto è nato per poter studiare più accuratamente i meccanismi
molecolari coinvolti nei processi metastatici dell’osso, grazie all’uso di cellule umane per generare
tessuti biologici in 3D. Nella prospettiva di una medicina sempre più attenta al singolo individuo,
pone le basi per la creazione di modelli personalizzati che riproducono i tessuti e le condizioni
specifiche di un individuo, permettendo la selezione di farmaci e terapie più mirate ed efficaci”.
Lo studio è stato possibile grazie a finanziamenti del National Cancer Institute e del Ministero della Salute Italiano
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STUDIO PUBBLICATO SU BIOMATERIALS – 31 dicembre 2013
A microfluidic 3D in vitro model for specificity of breast cancer metastasis to bone
Simone Bersini 1 (a, b), Jessie S. Jeon 1 (c), Gabriele Dubini (d), Chiara Arrigoni (e), Seok Chung (f), Joseph L. Charest
(g), Matteo Moretti 2 (b), Roger D. Kamm 2 (c, h)
1.
2.
S.B. and J.S.J. equally contributed to the work
M. Moretti and R.D. Kamm are equally contributing and corresponding authors
a. Department of Electronics, Information and Bioengineering, Politecnico di Milano, Milano 20133, Italy
b. Cell and Tissue Engineering Lab, IRCCS Istituto Ortopedico Galeazzi, Milano 20161
c. Department of Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA
d. Department of Chemistry, Materials and Chemical Engineering, Politecnico di Milano, Milano 20133, Italy
e. Cell and Tissue Engineering Lab, Gruppo Ospedaliero San Donato Foundation, Milano, Italy
f. School of Mechanical Engineering, Korea University, Seoul 136-705, South Korea
g. Charles Stark Draper Laboratory, Cambridge, MA 02139, USA
h. Department of Biological Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA
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