Costrutti 3D di osteosarcoma come modello per studi inerenti la Terapia per Cattura Neutronica del Boro (BNCT).

L’osteosarcoma è il tumore primitivo dell’osso maligno più comune che insorge più frequentemente in bambini e adolescenti. Nonostante lo sviluppo di diverse opzioni di trattamento, dalla chemioterapia combinata alla resezione chirurgica, il tasso di sopravvivenza rimane ancora molto basso, a causa della sua crescita infiltrativa e dell’elevata incidenza di metastasi. La Terapia per Cattura Neutronica del Boro (BNCT), una radioterapia binaria basata sull’irraggiamento con neutroni epitermici delle cellule neoplastiche precedentemente arricchite con un isotopo stabile del boro non radioattivo (10B), potrebbe essere una strategia terapeutica alternativa o integrativa ai trattamenti convenzionali. La reazione di cattura neutronica del boro permette il rilascio di due particelle ionizzate (α, 7Li) che disperdono la loro energia in un range di 5-9 µm, distanza comparabile con il diametro della cellula tumorale, causando un danno irreversibile al DNA e permettendo di distruggere selettivamente il tessuto tumorale lasciando intatte le cellule sane circostanti. Mediante la tecnica del tramite 3D bioprinting sono stati realizzati modelli di osteosarcoma per testare gli effetti della BNCT. Il 3D bioprinting consiste nella deposizione, strato su strato, di una combinazione di biomateriali e cellule (bioink) per creare costrutti tridimensionali che possono essere utilizzati a scopo di ricerca in ambito biologico e farmacologico, in quanto possono meglio rappresentare la reale complessità dei tumori solidi, rispetto ai modelli tradizionali 2D. Inoltre, questo tipo di approccio risponde al principio delle 3R sulla sperimentazione animale in quanto il modello 3D potrà permettere di ridurre l’impiego del modello animale in questo tipo di sperimentazione. Per questo progetto è stata utilizzata una linea cellulare di osteosarcoma di ratto (UMR-106); le cellule sono state incapsulate all’interno di una matrice di sodio alginato e gelatina e stampate in 3D tramite la stampante Cellink INKREDIBLE+® a estrusione pneumatica, ottenendo un modello tridimensionale di osteosarcoma. Sono stati effettuati diversi esperimenti per valutare se questo modello potesse essere adatto per l’applicazione della BNCT; poiché il successo del trattamento dipende principalmente dall’accumulo selettivo del boro all’interno delle cellule tumorali, risulta fondamentale fare un’analisi di quantificazione dei livelli intracellulari di boro, tenendo conto che la presenza dei biomateriali che costituiscono il costrutto potrebbero interferire con la misurazione. Per questo motivo, si rende necessario mettere a punto un metodo per la quantificazione del boro accumulato nelle cellule di osteosarcoma incapsulate all’interno dell’idrogel. La tecnica utilizzata è l’autoradiografia neutronica, già utilizzata per le analisi della concentrazione di boro e della sua biodistribuzione in campioni 2D; diversi esperimenti sono stati condotti per valutare la sua applicabilità in un modello tridimensionale. In studi precedenti è stato ottimizzato il protocollo di stampa, al fine di ottenere costrutti più colonizzati sui quali testare gli effetti dell’irraggiamento. I risultati preliminari hanno dimostrato che la presenza dell’idrogel interferisce con l’analisi, sia per quanto riguarda l’assorbimento del boro da parte delle cellule sia per la sua quantificazione a livello intracellulare. A questo punto, due sono le possibilità valutate per superare questo problema: l’aumento della concentrazione dell’agente veicolante il boro (BPA) e l’ottenimento di sezioni trasversali del costrutto 3D tramite l’utilizzo di un criostato. I risultati ottenuti sono incoraggianti e dimostrano che le nuove strategie valutate possono essere adatte alla biostampa 3D di modelli di osteosarcoma per all’applicazione sperimentale della BNCT.