Il progetto prevede la creazione in laboratorio di un nuovo rene a partire da un organo originario che viene completamente privato delle cellule e ripopolato con cellule staminali. A questo scopo è stato progettato e costruito un sistema di perfusione per la decellularizzazione e ricellularizzazione di reni di ratto. Abbiamo dimostrato che la perfusione con detergenti è in grado di determinare la completa e rapida rimozione cellulare e il mantenimento della struttura 3D della matrice extracellulare. Abbiamo poi ottimizzato diverse procedure di ricellularizzazione attraverso l’arteria e la vena renale e l’uretere. Le analisi immunoistochimiche hanno confermato che le tecniche di infusione utilizzate permettono l’adesione e la sopravvivenza delle cellule nel rene con differenze però nella loro distribuzione.

Scopo del progetto è lo studio delle sollecitazioni meccaniche generate dalla circolazione sanguigna sulle cellule endoteliali che rivestono la parete interna dei vasi. Per stabilire, a livello sperimentale, il ruolo degli sforzi di taglio nel fallimento degli accessi vascolari creati nei pazienti dializzati, abbiamo realizzato un dispositivo basato su una geometria a piatto-cono che ci ha permesso di esporre colture di cellule endoteliali a diversi valori di sforzi di taglio. Abbiamo dimostrato che l’esposizione delle cellule endoteliali ad uno sforzo di taglio oscillante è in grado di indurre un aumento significativo della produzione di segnali biochimici coinvolti nello sviluppo incontrollato di neointima e dunque al fallimento dell'accesso vascolare.

La linea di ricerca è finalizzata allo studio di un supporto 3D, definito nicchioide, per la crescita in vitro di cellule staminali. Il nicchioide riproduce la geometria e gli stimoli meccanici a cui le cellule staminali sono fisiologicamente esposte nella nicchia staminale e permette di valutare l’effetto della tridimensionalità sul mantenimento della multipotenza di cellule staminali in vitro. L’innovativo supporto 3D ha permesso di preservare la pluripotenza di cellule embrionali murine e di cellule staminali mesenchimali di ratto In modo più efficiente rispetto al tradizionale substrato 2D.

La micro tomografia assiale computerizzata (microTAC) è una metodica diagnostica che permette di ottenere immagini anatomiche ad altissima risoluzione di strutture scheletriche e, con l’utilizzo di un mezzo di contrasto, dei tessuti molli. Uno dei mezzi di contrasto maggiormente utilizzati ex vivo è il Microfil, un polimero radiopaco a base di silicone, che permette la visualizzazione della rete vascolare e, dopo l’analisi delle immagini ottenute, la sua geometria assegnando ad ogni vaso il suo diametro ed il livello di ramificazione nella rete. L’utilizzo della microTAC, con l’infusione del mezzo di contrasto, ci ha consentito inoltre di studiare la vascolarizzazione e la crescita delle cisti renali in un modello sperimentale di rene policistico. Ulteriore applicazione della microTAC riguarda lo studio delle strutture cardiovascolari che possono essere evidenziate utilizzando una soluzione a base di iodio (il reattivo di Lugol) che viene assorbito dai tessuti in proporzione alla loro densità. L’analisi 3D ci permette di studiare le alterazioni morfologiche e volumetriche delle cavità cardiache. In collaborazione con il laboratorio di Biologia e Terapia delle Metastasi Tumorali, stiamo valutando la possibilità di studiare l’evoluzione dell’angiogenesi (formazione di nuovi vasi sanguigni) in modelli di tumori murini mediante perfusione con Microfil. Useremo la microTAC come tecnica non invasiva per analizzare alterazioni del tessuto osseo causate dai tumori. Stiamo inoltre valutando la crescita di metastasi tumorali nel fegato infondendo in vivo un mezzo di contrasto a nanoparticelle.