I meccanismi di comunicazione intercellulare, che comprendono la secrezione e il trasferimento di molecole solubili fra cellule, e il contatto diretto cellula-cellula hanno rappresentato un campo di indagine estremamente attivo e recentemente il rilascio di vescicole cellulari (EV) è emerso come sistema di comunicazione cellulare alla base di processi fisiopatologici. Le EV trasportano infatti specifiche molecole (proteine ed acidi nucleici) trasferendo il contenuto informazionale sia a cellule riceventi limitrofe sia per via sistemica, modificandone la risposta biologica.
Sono stati caratterizzati diversi tipi di vescicole extracellulari, quali esosomi e microvescicole, che differiscono per biogenesi e dimensione e il loro studio ha assunto un ruolo sempre più determinante nella ricerca di base e in quella applicata/traslazionale, con importanti implicazioni nella diagnostica.
Questo progetto si sviluppa su tre aspetti principali: i) lo studio del contenuto di piccole EV ii) l¿effetto funzionale delle EV su cellule bersaglio; iii) la caratterizzazione dei meccanismi di caricamento selettivo di macromolecole all'interno delle EV.
I gruppi di ricerca che propongono il presente progetto lavorano da diversi anni nel campo delle EV e hanno raggiunto risultati significativi nell¿ambito sia degli studi della relazione tra specifico cargo e specifica funzione biologica di EV provenienti da vari sistemi che nel definire i meccanismi molecolari che guidano il caricamento selettivo di macromolecole al loro interno.
L¿acquisizione di nuove tecnologie che rendano la quantizzazione e la caratterizzazione delle EV sempre più riproducibile, rappresenta un aspetto essenziale per gli studi prefissati e per applicazioni in nuovi potenziali ambiti d¿indagine. A tal fine proponiamo la tecnologia basata sull¿analizzatore di nanoparticelle modello Exoid come strumento innovativo per la valutazione quantitativa e qualitativa di piccole EV.
La necessità di nuove tecnologie che possa rendere la purificazione, la quantizzazione e la caratterizzazione delle EV in modo sempre più riproducibile, attendibile e agevole oltre che applicabile a tutte le aree di studio, rappresenta un aspetto essenziale per gli studi proposti. Non sono attualmente presenti in Ateneo attrezzature volte alla caratterizzazione e misurazione della concentrazione di micro e nanovescicole che garantiscano un alto grado di accuratezza evitando l¿alterazione dei dati. Inoltre lo strumento proposto, essendo particolarmente compatto e maneggevole e consentendo un¿analisi rapida delle EV, potrebbe essere usato anche per finalità didattiche per permettere agli studenti dei corsi di laurea in Medicina e Chirurgia, Biotecnologie e Biotecnologie Mediche e Tecniche di Laboratorio Biomedico di avere l¿opportunità di mettere in pratica le conoscenze acquisite sull¿argomento durante le lezioni frontali.
Tra le diverse tecnologie attualmente disponibili volte alla misurazione dimensionale e quantizzazione delle vescicole, abbiamo la citofluorimetria, il Dynamic Light Scattering (DLS), la microscopia elettronica (EM) e l¿Enzyme Linked Immune-sorbent Assay (ELISA). Sebbene queste tecnologie siano state largamente usate negli ultimi anni per caratterizzare le vescicole extracellulari di varia origine e dimensione (esosomi, microvescicole, corpi apoptotici), a seconda della tecnica utilizzata esistono limitazioni dovute alla sensibilità di rilevazione delle vescicole (ELISA e citofluorimetria), alla impossibilità di discriminare sub-popolazioni di vescicole (ELISA), alla difficile procedura di preparazione del campione (microscopia elettronica), alla lunga procedura analitica dei dati acquisiti (Dynamic Light Scattering) che rendono qundi abbastanza complicata e lenta la caratterizzazione delle preparazioni di vescicole in numerosi campioni biologici.
La tecnologia Exoid è caratterizzata da una notevole rapidità nell'analisi dei campioni sperimentali e questo aspetto è cruciale al fine di ottenere risultati consistenti in tempi brevi agevolando notevolmente l¿attività sperimentale. Lo strumento sarà ubicato presso il Dipartimento di Medicina Molecolare, dove diversi ricercatori (tra cui i proponenti) hanno le competenze scientifiche e tecniche per impostare lo strumento, tenendo anche conto del corso di formazione incluso nell¿offerta d¿acquisto.
E' interessante notare che lo strumento non si limita alle sole applicazioni volte allo studio di vescicole extracellulari ma può essere utilizzato in altri ambiti di ricerca per analizzare un'ampia tipologia di particelle come i virus, i batteri, i lieviti, le piastrine, i liposomi.