Analisi quantitativa della proliferazione cellulare su hydrogels polimerici

Introduzione: Le malattie degenerative rappresentano una gran parte delle patologie che colpiscono la popolazione mondiale anche perché, difficili da curare con tecniche di medicina tradizionale. L’ingegneria dei tessuti e la medicina rigenerativa possono essere mezzi validi per ottenere una migliore comprensione e trattamento di molte malattie, ma progettare scaffolds necessari a guidare le cellule verso processi rigenerativi è complicato. Una ragione è che la microscopia a luce trasmessa, spesso utilizzata nello studio dei processi cellulari, è caratterizzata da un basso rapporto segnale-rumore dovuto alla presenza degli scaffolds. A parziale soluzione di questo problema, recentemente sono state ingegnerizzate geneticamente cellule che esprimono proteine fluorescenti in modo da poterne seguire l’interazione con gli scaffolds in maniera più accurata con la microscopia a fluorescenza. Purtroppo, se le proteine fluorescenti vengono espresse in maniera diffusa all’interno della cellula, la loro presenza non consente di misurare l’attività biologica delle cellule, come la proliferazione. Obiettivo: In questo studio, è stata caratterizzata e valutata la proliferazione cellulare su scaffolds a base di hydrogels. Per gli esperimenti in vitro sono state utilizzate linee cellulari ingegnerizzate geneticamente (già sviluppate nel laboratorio del Prof. Pasqualini), per esprimere sensori fluorescenti legati ad actina e tubulina (struttura cellulare) e alle varie fasi del ciclo cellulare (proliferazione). Sono stati eseguiti esperimenti di microscopia a fluorescenza ed è stato sviluppato un algoritmo per effettuare il tracking del ciclo cellulare. Risultati: Per valutare la proliferazione cellulare sono stati effettuati innanzitutto esperimenti di coltura cellulare, sia su piastre di vetro sia su hydrogels a base di acido ialuronico con/senza peptidi che favoriscono l’adesione cellulare. I risultati ottenuti da una analisi qualitativa mostrano che il primo consente la sopravvivenza delle cellule, le quali presentano una morfologia rotonda ed una minore proliferazione; sul secondo invece, le cellule sono ben adese e proliferano. In seguito, è stato sviluppato un algoritmo per creare un’immagine sintetica rappresentante le cellule che attraversano le varie fasi del ciclo cellulare, secondo la convenzione utilizzata per questi esperimenti. Questo è stato poi convalidato sulle immagini di una linea cellulare coltivata su piastre e sugli hydrogels. Le analisi statistiche effettuate mostrano che ci sono differenze significative tra il gruppo di cellule piastrate sul vetro e quelle piastrate sull’hydrogel a base di acido ialuronico