3D bioprinting per la realizzazione di modelli sperimentali di osteosarcoma impiegabili per studi inerenti la Terapia per Cattura Neutronica del Boro (BNCT): approccio metodologico per la valutazione dell’uptake intracellulare del boro

L’osteosarcoma è il tumore primitivo dell’osso più comune che insorge più frequentemente in bambini e adolescenti. È una forma maligna, caratterizzata da crescita infiltrativa ed elevata incidenza di metastasi, caratteristiche che contribuiscono al basso tasso di sopravvivenza, nonostante lo sviluppo di diverse opzioni di trattamento, come la chemioterapia combinata alla resezione chirurgica. Un approccio sperimentale innovativo che sta fornendo risultati promettenti è lo sviluppo della Terapia per Cattura Neutronica del Boro (BNCT), una radioterapia binaria basata sull’irraggiamento con neutroni epitermici delle cellule neoplastiche precedentemente arricchite con 10B (isotopo stabile del boro non radioattivo). La reazione di cattura neutronica del boro consiste nel rilascio di particelle ionizzanti α e 7Li, che disperdono la loro energia in un range di circa 9-10 μm, comparabile al diametro cellulare, causando un danno irreversibile al DNA e permettendo di distruggere selettivamente il tessuto tumorale lasciando intatte le cellule sane circostanti. Questo elaborato di tesi si concentra sulla verifica della possibilità di poter impiegare i costrutti realizzati tramite 3D bioprinting come modello alternativo per studi inerenti la BNCT. La struttura viene realizzata mediante la deposizione di un biomateriale (bioink) strato su strato secondo un’architettura predefinita, riproducendo al meglio la complessità del microambiente tumorale e fornendo una valida alternativa alle colture 2D e ai modelli animali, nel rispetto del principio delle 3R. Per la realizzazione dei costrutti è stata impiegata la biostampante 3D “Cellink INKREDIBLE+®” ad estrusione pneumatica. Il bioink è stato realizzato miscelando un idrogel composto da sodio alginato e gelatina con cellule della linea di osteosarcoma di ratto (UMR-106). Il successo della BNCT dipende principalmente dall’accumulo selettivo del boro all’interno delle cellule tumorali, pertanto, è fondamentale condurre un’analisi di quantificazione dei livelli intracellulari di boro. Uno dei metodi impiegati per lo scopo è l’autoradiografia neutronica, tecnica già utilizzata per le analisi della concentrazione di boro e della sua biodistribuzione in campioni 2D. Si vuole verificare se questo stesso metodo può essere impiegato anche per la quantificazione del boro accumulato nelle cellule di osteosarcoma incapsulate all’interno dell’idrogel. Studi precedenti hanno evidenziato che lo spessore del costrutto ed i biomateriali impiegati per la sua realizzazione interferiscono sia con l’uptake che con la quantificazione del boro intracellulare. Si vuole pertanto indagare se la riduzione dello spessore del campione consenta di quantificare e valutare la distribuzione del boro intracellulare tramite autoradiografia neutronica. Il mio lavoro di tesi, svolto presso il Laboratorio di Chirurgia Sperimentale del Dipartimento di Scienze Clinico-Chirurgiche, Diagnostiche e Pediatriche dell’Università degli Studi di Pavia; si è concentrato sullo sviluppo di un protocollo finalizzato all’ottenimento di sezioni criostatiche di costrutti trattati con un vettore borato, la borofenilalanina (BPA). Sono state effettuate analisi di tipo qualitativo che hanno mostrato una maggiore distribuzione del boro lungo il perimetro del costrutto, che rappresenta l’area con più cellule e maggiormente a contatto con la soluzione di trattamento. Sarà necessario proseguire gli studi anche con analisi di tipo quantitativo e ottimizzare la metodica per ottenere una distribuzione più omogenea del boro all’interno del costrutto.