Descrizione del progetto
Avanzate tecniche di ingegnerizzazione degli organoidi per incentivare la ricerca sulle malattie e sullo sviluppo di farmaci
Gli organoidi cerebrali sono strutture tridimensionali autoassemblate ricavate dalle cellule staminali pluripotenti indotte umane, che replicano sia la struttura che la funzione del cervello del feto umano. Sebbene gli organoidi dispongano del potenziale per sostituire le colture cellulari 2D in vivo esistenti e i modelli animali per finalità diagnostiche e di trattamento, questo obiettivo non è tuttora stato raggiunto a causa di una mancanza di metodi di preparazione appropriati. Il progetto PHOENIX, finanziato dall’UE, intende di sviluppare un canale di ingegnerizzazione degli organoidi ottimale allo scopo di approfondire la riproducibilità, la maturazione controllata e la vascolarizzazione degli organoidi cerebrali. Avvalendosi dell’acustoforesi, un metodo che consente di manipolare le particelle e le cellule attraverso gli ultrasuoni, i ricercatori cercheranno di incapsulare in modo ordinato le cellule staminali in goccioline di idrogel. L’équipe di ricerca svilupperà inoltre una piattaforma microfluidica in cui le cellule saranno differenziate in condizioni completamente controllate.
Obiettivo
The aim of PHOENIX is to use my expertise in microsystems engineering to close critical technology gaps in organoid generation. Cerebral organoids are 3D self-assembled structures derived from human induced pluripotent stem cells, replicating both structure and function of the human foetal brain. Organoids have the potential to replace existing 2D cell cultures and animal models, but this has not yet been realised due to rudimentary preparation methods.
In PHOENIX, three important technology gaps will be addressed: reproducibility, controlled maturation and vascularisation. I aim to build on my pioneering research on droplet acoustofluidics and the scientific output of my ERC Starting Grant to develop three microfluidic modules that at the end of the project shall be integrated into a seamless organoid engineering pipeline. The technology in focus is acoustophoresis, a method to manipulate particles and cells by ultrasound. This will be used to achieve ordered encapsulation of stem cells in hydrogel droplets and develop a microfluidic platform where the cells can be differentiated under fully controlled conditions. Finally, two-photon writing will be used to integrate a vascular network with the organoid constructs to form an important delivery architecture for nutrients and blood components. PHOENIX will be focused on both technology development and thorough biological characterisation of the resulting organoids to demonstrate both expected, and unexpected, benefits of transferring organoid generation on-chip.
Collaborations have been established with Prof. Christine Mummery and Dr. Valeria Orlova, both at LUMC, NL as well as Dr. Anna Falk at KI, SE to provide expertise in complementary fields of this highly interdisciplinary project. The expected output of PHOENIX is a microfluidic technology that enables high-throughput generation of cerebral organoid with a multi-regional structure and vascularisation in a direct process.
Campo scientifico
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
HORIZON-AG - HORIZON Action Grant Budget-BasedIstituzione ospitante
751 05 Uppsala
Svezia