Realizzazione di costrutti 3D di glioblastoma mediante la tecnica del bioprinting come modello per studi inerenti la Terapia per Cattura Neutronica del Boro (BNCT)

Il glioblastoma multiforme (GBM) è un tumore maligno astrocitario di grado IV che rappresenta una delle forme di neoplasia più comuni e letali del Sistema Nervoso Centrale. Ad oggi, il trattamento del GBM si basa sulla chirurgia, sulla radioterapia e chemioterapia, spesso utilizzate in combinazione fra loro, ma gli scarsi risultati e l’insorgenza di recidive richiedono lo studio di strategie terapeutiche alternative. In tale contesto si inserisce la Terapia per Cattura Neutronica del Boro (BNCT), una forma sperimentale di adroterapia binaria molto promettente in ambito oncologico basata sulla somministrazione di un composto borato in grado di penetrare selettivamente all’interno delle cellule tumorali e sulla successiva irradiazione del tumore con un fascio di neutroni termici. Gli atomi di 10B catturano i neutroni determinando una reazione nucleare che genera particelle ad alto Trasferimento Lineare di Energia (LET), in grado di danneggiare selettivamente la cellula in cui si è sviluppata la reazione. La BNCT è una terapia potenzialmente estremamente selettiva, ma le sue applicazioni cliniche sono ancora limitate dalla mancanza di farmaci in grado di veicolare il Boro in modo selettivo e dalla carenza di studi pre-clinici e clinici riguardanti questo trattamento. Lo scopo di questa tesi è stato sviluppare un modello tridimensionale di glioblastoma mediante 3D bioprinting da utilizzare come alternativa per gli studi riguardanti gli effetti della BNCT. Il bioprinting sfrutta una stampante 3D per depositare layer-by-layer una combinazione di biomateriali e cellule per creare strutture tridimensionali usando un processo additivo. I modelli 3D, a differenza delle colture 2D, sono in grado di meglio mimare la reale organizzazione tridimensionale in vivo, la complessità del microambiente tumorale e di limitare l’uso di animali inseriti nella sperimentazione, secondo il principio delle 3R. Per la realizzazione del modello 3D è stata è utilizzata una bio-stampante 3D ad estrusione pneumatica per stampare un bioink composto da alginato di sodio (8%), gelatina (4%) e cellule di glioma umano (linea cellulare U87MG) al fine di creare un modello 3D di GBM. I costrutti stampati sono stati impiegati per valutare la proliferazione cellulare al loro interno e ottimizzarne le caratteristiche meccaniche e reologiche agendo sul processo di reticolazione dell’hydrogel. Sono stati condotti diversi esperimenti testando 2 diverse concentrazioni di CaCl2, un agente reticolante, per valutare quale fosse la migliore condizione che favorisse la proliferazione cellulare all’interno del costrutto nel corso del tempo. La BNCT è una terapia vincolata dalla necessità di riuscire a veicolare il 10B all’interno delle cellule tumorali. Per questo motivo si è reso necessario valutare se i modelli 3D di GBM da noi realizzati fossero in grado di garantire l’assorbimento del 10B da parte delle cellule incapsulate. Inizialmente i costrutti sono stati esposti ad un composto borato e sono state condotte prove di lavaggio per identificare le tempistiche e il numero di lavaggi necessari a rimuovere il 10B non internalizzato dalle cellule, in grado di interferire con le analisi. Successivamente, i modelli 3D sono stati sezionati e analizzati mediante autoradiografia neutronica al fine di valutare la concentrazione e la biodistribuzione intracellulare del 10B. Il lavoro si inserisce in un contesto più ampio, in quanto nel laboratorio di Chirurgia Sperimentale sono in corso diversi studi volti ad ottimizzare i parametri e i protocolli riguardanti modelli 3D di glioblastoma e osteosarcoma, al fine di renderli idonei per successivi studi di BNCT. Per questo motivo, i risultati ottenuti da questo studio sono stati confrontati con quelli ottenuti dal modello di osteosarcoma.