Developing a new respiratory 3D model as an innovative strategy to study the inflammation pathology in cystic fibrosis
ProjectSebbene i modulatori CFTR abbiano migliorato la vita delle persone affette da fibrosi cistica (FC), si sa poco in merito al loro impatto sull'infiammazione, che rimane un problema rilevante della malattia. Con questo progetto proponiamo di costruire un nuovo modello preclinico per studiare i meccanismi dell'infiammazione e che possa prevedere l'impatto dei modulatori CFTR sulla risposta infiammatoria, oltre che utile per studiare il comportamento delle cellule immunitarie nella malattia polmonare fibrocistica.
Un problema principale nella ricerca sulla FC è la mancanza di modelli preclinici affidabili e adatti a studiare l'infiammazione. Negli ultimi anni, per fare fronte a questo problema, è stata sviluppata una tecnologia innovativa denominata “organ-on-a-chip” che prevede l’utilizzo di cellule umane. Questa tecnologia, che riproduce fedelmente le unità funzionali degli organi, è stata sfruttata in molti campi della ricerca biomedica, tra cui la FC.
In un nostro precedente studio abbiamo riprodotto le vie aeree umane FC utilizzando cellule respiratorie FC messe in contatto con cellule endoteliali (CE) polmonari. In questo progetto, miriamo a implementare ulteriormente il modello precedente e renderlo utilizzabile per studi su infiammazione e infezione nella FC. Per raggiungere questo obiettivo, costruiremo una struttura completa delle vie aeree di FC utilizzando anche cellule endoteliali FC e fibroblasti FC. Nel modello aggiornato testeremo l'impatto dei modulatori CFTR sulla risposta infiammatoria in presenza o in assenza di infezione batterica.
In studi precedenti abbiamo dimostrato che le CE sono disfunzionali nella FC. Inoltre, il tessuto connettivo svolge un ruolo significativo nell'infiammazione. Con questo nuovo modello, che include entrambi gli elementi, speriamo di fornire agli scienziati una struttura che riproduca in vitro le caratteristiche delle vie aeree umane di FC. Questo modello, in cui faremo fluire le cellule del sangue che regolano la risposta immunitaria, potrebbe rappresentare un nuovo modo per studiare come si sviluppa l'infiammazione in FC, anche in presenza di infezione, e come questa può essere trattata.
La costruzione di un modello preclinico umano sarà utile per aggirare molti dei problemi legati all'uso di animali per i test preclinici. È noto, infatti, che gli studi farmacologici sugli animali possono essere traslati sull'uomo in una percentuale molto bassa. Per questo la FDA ha recentemente approvato l'utilizzo di organi su chip, costruiti con cellule umane, in alternativa agli animali per testare i farmaci prima della somministrazione ai pazienti. Pertanto, la costruzione di un chip respiratorio FC probabilmente migliorerà la previsione dell'efficacia dei farmaci, accelerando il processo di sviluppo di nuovi e migliori farmaci a beneficio delle persone con FC.
Riteniamo che il nostro modello, denominato “FC airway-on-a-chip 2.0” aprirà nuove prospettive per gli studi sulla FC. Inoltre, poiché con questa tecnologia è possibile ricostituire altri organi, essa potrebbe essere utilizzata per generare intestino, fegato o pancreas FC, al fine di studiare la malattia nella sua complessità e prevedere con la massima accuratezza le risposte farmacologiche dei pazienti.
Un problema principale nella ricerca sulla FC è la mancanza di modelli preclinici affidabili e adatti a studiare l'infiammazione. Negli ultimi anni, per fare fronte a questo problema, è stata sviluppata una tecnologia innovativa denominata “organ-on-a-chip” che prevede l’utilizzo di cellule umane. Questa tecnologia, che riproduce fedelmente le unità funzionali degli organi, è stata sfruttata in molti campi della ricerca biomedica, tra cui la FC.
In un nostro precedente studio abbiamo riprodotto le vie aeree umane FC utilizzando cellule respiratorie FC messe in contatto con cellule endoteliali (CE) polmonari. In questo progetto, miriamo a implementare ulteriormente il modello precedente e renderlo utilizzabile per studi su infiammazione e infezione nella FC. Per raggiungere questo obiettivo, costruiremo una struttura completa delle vie aeree di FC utilizzando anche cellule endoteliali FC e fibroblasti FC. Nel modello aggiornato testeremo l'impatto dei modulatori CFTR sulla risposta infiammatoria in presenza o in assenza di infezione batterica.
In studi precedenti abbiamo dimostrato che le CE sono disfunzionali nella FC. Inoltre, il tessuto connettivo svolge un ruolo significativo nell'infiammazione. Con questo nuovo modello, che include entrambi gli elementi, speriamo di fornire agli scienziati una struttura che riproduca in vitro le caratteristiche delle vie aeree umane di FC. Questo modello, in cui faremo fluire le cellule del sangue che regolano la risposta immunitaria, potrebbe rappresentare un nuovo modo per studiare come si sviluppa l'infiammazione in FC, anche in presenza di infezione, e come questa può essere trattata.
La costruzione di un modello preclinico umano sarà utile per aggirare molti dei problemi legati all'uso di animali per i test preclinici. È noto, infatti, che gli studi farmacologici sugli animali possono essere traslati sull'uomo in una percentuale molto bassa. Per questo la FDA ha recentemente approvato l'utilizzo di organi su chip, costruiti con cellule umane, in alternativa agli animali per testare i farmaci prima della somministrazione ai pazienti. Pertanto, la costruzione di un chip respiratorio FC probabilmente migliorerà la previsione dell'efficacia dei farmaci, accelerando il processo di sviluppo di nuovi e migliori farmaci a beneficio delle persone con FC.
Riteniamo che il nostro modello, denominato “FC airway-on-a-chip 2.0” aprirà nuove prospettive per gli studi sulla FC. Inoltre, poiché con questa tecnologia è possibile ricostituire altri organi, essa potrebbe essere utilizzata per generare intestino, fegato o pancreas FC, al fine di studiare la malattia nella sua complessità e prevedere con la massima accuratezza le risposte farmacologiche dei pazienti.