VADIS
Responsabile:
PNRR
Ruolo DEIB: Coordinatore
Data inizio: 01/08/2024
Durata: 14 mesi
Sommario
Il progetto VADIS - in Vitro AnD In Silico multi -organ-on-chip for functional evaluation and modeling of neuronal development and brain-environment interaction unisce due approcci: 1) delle piattaforme di organ-on-chip per mimare in vitro le unità neuronali e 2) la modellazione computazionale per studiare funzioni fisio/patologiche nel cervello in via di sviluppo. Il progetto colma il divario attualmente presente tra esperimenti biologici e in silico, offrendo un nuovo framework per studiare e manipolare i processi neurofisiologici.
Basandosi sull'integrazione di microfluidica, microarchitetture 3D e colture cellulari, il progetto propone lo sviluppo di piattaforme multiorgano su chip (MOoC) che ospiteranno co-colture di neuroni e cellule gliali (in particolare astrociti) derivati da cellule staminali pluripotenti indotte umane (iPSCs).
Il MOoC includerà matrici a base di collagene per ricreare il microambiente in vivo e un controllo preciso sull'ambiente meccanico. La combinazione di queste caratteristiche può ricapitolare le fasi di sviluppo del cervello umano, guidando così la differenziazione delle iPCS nelle cellule mature tipicamente presenti nel tessuto adulto. Inoltre, il MOoC incorporerà la barriera ematoencefalica, che rappresenta il punto d'ingresso di molecole e farmaci nel contesto in vivo. Il MOoC faciliterà una registrazione non invasiva di parametri chiave, tra cui segnali bioelettrici e immagini ad alta definizione (ad esempio per il calcium imaging).
Il secondo aspetto del progetto si concentra sulla simulazione del MOoC, impiegando un approccio bottom-up. Questa strategia prevede la creazione di un modello in silico della rete in vitro collegando strati di popolazioni neurali, astrociti e infine incorporando la plasticità. Questo modello mira a comprendere come la modulazione delle attività neuronali produca proprietà computazionali, utilizzando strategie di semplificazione per catturare le caratteristiche elettrofisiologiche essenziali.
L'integrazione sinergica delle piattaforme MOoC e dei modelli neurocomputazionali farà progredire la comprensione del sistema nervoso. VADIS contribuirà a sviluppare strumenti avanzati per studiare e manipolare i sistemi neurobiologici, favorendo scoperte rivoluzionarie sia in neurobiologia sia contribuendo alla comprensione dell'interazione cervello-ambiente.
Basandosi sull'integrazione di microfluidica, microarchitetture 3D e colture cellulari, il progetto propone lo sviluppo di piattaforme multiorgano su chip (MOoC) che ospiteranno co-colture di neuroni e cellule gliali (in particolare astrociti) derivati da cellule staminali pluripotenti indotte umane (iPSCs).
Il MOoC includerà matrici a base di collagene per ricreare il microambiente in vivo e un controllo preciso sull'ambiente meccanico. La combinazione di queste caratteristiche può ricapitolare le fasi di sviluppo del cervello umano, guidando così la differenziazione delle iPCS nelle cellule mature tipicamente presenti nel tessuto adulto. Inoltre, il MOoC incorporerà la barriera ematoencefalica, che rappresenta il punto d'ingresso di molecole e farmaci nel contesto in vivo. Il MOoC faciliterà una registrazione non invasiva di parametri chiave, tra cui segnali bioelettrici e immagini ad alta definizione (ad esempio per il calcium imaging).
Il secondo aspetto del progetto si concentra sulla simulazione del MOoC, impiegando un approccio bottom-up. Questa strategia prevede la creazione di un modello in silico della rete in vitro collegando strati di popolazioni neurali, astrociti e infine incorporando la plasticità. Questo modello mira a comprendere come la modulazione delle attività neuronali produca proprietà computazionali, utilizzando strategie di semplificazione per catturare le caratteristiche elettrofisiologiche essenziali.
L'integrazione sinergica delle piattaforme MOoC e dei modelli neurocomputazionali farà progredire la comprensione del sistema nervoso. VADIS contribuirà a sviluppare strumenti avanzati per studiare e manipolare i sistemi neurobiologici, favorendo scoperte rivoluzionarie sia in neurobiologia sia contribuendo alla comprensione dell'interazione cervello-ambiente.
