3D Bioprinting di cute umana

Istituto Superiore di Sanità (ISS)

Isabella De Angelis
Responsabile scientifico del Progetto
Biologa, ricercatrice presso il Dipartimento Ambiente e Salute dell’ISS. Principali interessi di ricerca: applicazione delle colture cellulari in tossicologia, validazione di metodi in vitro per l’indagine tossicologia, nanotossicologia, assorbimento intestinale in vitro di nanoparticelle.
Referente italiano per le attività OCSE sui nanomateriali, partecipa attivamente a progetti Nazionali (Regione Lazio, Ministero della Salute) e Europei (Gov4Nano, NanoHarmony) sulla sicurezza dei nanomateriali.

Stefano Lorenzetti
Responsabile WP3
Biologo e nutrizionista, ricercatore presso il Dipartimento di Sicurezza Alimentare, Nutrizione e Sanità pubblica veterinaria (SANV) dell’ISS.
Principali interessi di ricerca (ORCID, http://orcid.org/0000-0001-5358-8002): interferenti endocrini, recettori ormonali nucleari e non nucleari, biomarcatori tossicologici endocrino-dipendenti, tossicologia in vitro in sistemi bi- e tri-dimensionali.
Referente italiano per gli Interferenti Endocrini presso l’Agenzia europea per le sostanze chimiche (ECHA).
Vice-presidente della european consensus-platform for alternatives (ecopa)

Fondazione Luigi Maria Monti IDI-IRCCS

Cristina Maria Failla
Responsabile WP2
Biologa, dirigente nel Laboratorio di Immunologia Sperimentale dell’IDI-IRCCS.
Principali interessi di ricerca (ORCID, https://orcid.org/0000-0001-5991-8914): fisiopatologie delle cellule endoteliali dermiche, fattori di crescita angiogenici (VEGF), terapia pro- o anti-angiogenica per le patologie infiammatorie e per i tumori cutanei, immunologia dei tumori cutanei e terapia immunologica, modelli in vitro di cute umana per gli studi sull’infiammazione e l’immunologia. Proprietà intellettuale di 3 brevetti internazionali. Coordinatore del gruppo di lavoro dell’IDIIRCCS sulle Alternative ai Modelli Animali (ALMA). Editore Associato della rivista scientifica Heliyon, Elsevier Publications.

Università Campus Biomedico

Sara Giannitelli
Responsabile WP1
Ricercatore a tempo determinato di tipo A (RTDA) in Fondamenti Chimici delle Tecnologie presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Università Campus Bio-Medico di Roma.
Principali interessi di ricerca (ORCID, https://orcid.org/0000-0002-3616-5953): modelli 3D in vitro, piattaforme organ-on-a-chip, formulazione di inchiostri per il 3D bioprinting.
Membro del Consiglio scientifico-didattico del Centro Interuniversitario per la Promozione dei Principi delle 3R nella Ricerca e nella Didattica (Centro 3R).

Emanuele Mauri
Membro WP
Ricercatore a tempo determinato di tipo A (RTDA) in Chimica Fisica Applicata presso il dipartimento di Ingegneria dell’Università Campus Bio-Medico di Roma.
Principali interessi di ricerca (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6203-8405): funzionalizzazione di materiali polimerici, idrogel, nanocolloidi, nanoparticelle, sistemi a rilascio controllato di principi attivi (drug delivery), funzionalizzazione di biomateriali per trasporto e interazione selettiva con comparti cellulari (cell delivery).
Membro ESB (European Society of Biomaterials)
Membro GRICU (GRuppo di Ingegneria Chimica dell’Università)
Membro Centro 3R 

Il progetto BIOSQIN intende sviluppare, validare e divulgare l’utilizzo, presso le imprese del settore farmaceutico e biomedicale largamente presenti nel tessuto imprenditoriale della Regione Lazio, di un modello 3D di cute umana e di carcinoma squamocellulare (SCC) ottenuti tramite biostampa (3D bioprinting). Questi modelli, altamente rilevanti dal punto di vista fisiologico, saranno finalizzati all’individuazione e caratterizzazione di nuovi farmaci tumore-specifici e alla valutazione della loro efficacia o tossicità. 

Il SCC rappresenta il 20% di tutte le neoplasie cutanee ed in Italia si rilevano circa 80.000 nuovi casi all'anno. Queste forme tumorali sono più frequenti in età adulta e avanzata, soprattutto nelle sedi maggiormente esposte ai raggi ultravioletti (UV) quali il viso e il dorso delle mani. Considerata l’età media avanzata della popolazione italiana, la possibilità di disporre di strumenti innovativi per la selezione in vitro di potenziali farmaci in un contesto altamente fisiologico e rappresentativo della situazione in vivo nel paziente è di sicura rilevanza per la definizione di terapie innovative. Non esistono, attualmente, modelli in vitro rappresentativi degli SCC, ed anche i modelli animali disponibili per studi in vivo non riproducono la patogenesi dei carcinomi in maniera comparabile a quanto osservato nei pazienti. Il progetto BIOSQIN rientra a pieno titolo anche nel contesto della medicina di precisione. Con la tecnologia 3D bioprinting, e partendo da cellule della cute isolate dal paziente stesso è, infatti, possibile ricostruire un modello in vitro altamente personale così da rappresentare un alias per il paziente stesso nel quale studiare l’efficacia e la tossicità di farmaci antitumorali. 

BIOSQIN costituisce, inoltre, una prova di concetto (Proof of Principle) sulla possibilità di utilizzare modelli 3D in vitro per lo screening di sostanze farmacologiche come già avviene in gran parte per la caratterizzazione di sostanze ad uso cosmetico. Negli ultimi anni, in seguito all’emanazione da parte della Comunità Europea di diversi testi legislativi contenenti un forte richiamo all’applicazione del principio delle 3R (Replacement, Reduction, Refinement) (i.e. la Direttiva Europea 2010/63/UE relativa alla protezione degli animali utilizzati a fini scientifici, il regolamento REACH 2006/1907/EC relativo alla sicurezza delle sostanze chimiche e il Regolamento Cosmetico 2009/1223/EU), lo sviluppo e l’impiego di metodi alternativi ai modelli animali è divenuto di primaria importanza. Pertanto, risulta importante potenziare la ricerca di modelli sperimentali meno invasivi e più attenti a stabilire un giusto equilibrio tra le esigenze della conoscenza scientifica e il rispetto della vita animale, utilizzando tecnologie innovative in vitro.

Finanziamento erogato: Euro 146.803,27 
Data di inizio: 15 aprile 2021
Durata: due anni

Opuscolo

• sviluppare protocolli per la generazione di modelli di cute e di SCC mediante tecniche di 3D bioprinting. L’attività sarà svolta dal WP1 (coordinato dall’Università Campus Biomedico) che rivolgerà particolare attenzione allo sviluppo di nuovi bio-inchiostri costituiti da idrogel polimerici
• caratterizzare i modelli 3D bioprinting mediate tecniche di immunoistochimica e immunofluorescenza. L’attività sarà svolta dal WP2 (coordinato da IDI-IRCSS) che comparerà le caratteristiche fenotipiche e molecolari di tali modelli con biopsie cutanee.
• validare i modelli 3D generati nel WP1 e caratterizzati nel WP2 quali modelli affidabili per lo screening farmacologico. L’attività sarà svolta dal WP3 (coordinato da ISS) che effettuerà anche una valutazione preliminare della citotossicità e dell’attività biologica di specifici farmaci antitumorali su colture tumorali 2D
• disseminare i risultati ottenuti nel progetto effettuando un trasferimento tecnologico delle conoscenze acquisite alle imprese della regione Lazio. L’attività sarà svolta dal WP4, coordinato dall’ISS, che si occuperà anche di mantenere un alto livello di collaborazione tra le diverse unità del progetto