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Evolving Organs-on-Chip from developmental engineering to “mechanical re-evolution”

Descrizione del progetto

Rigenerazione dei tessuti attraverso la meccanobiologia

Molte malattie non sono curabili perché la scienza non ha modelli affidabili per studiare lo sviluppo e la rigenerazione dei tessuti. I metodi di laboratorio tradizionali non riescono a riprodurre le complesse forze meccaniche che influenzano la formazione dei tessuti, limitando i progressi della medicina rigenerativa. Sebbene l’ingegneria dello sviluppo abbia fatto progressi imitando lo sviluppo embrionale, essa trascura in gran parte le forze meccaniche come fattore chiave. Le attuali configurazioni in vitro operano in modo fisso, ignorando il modo in cui i tessuti rispondono naturalmente al loro ambiente meccanico e lo modificano. Il progetto EvOoC, finanziato dal CER, si propone di trasformare questo approccio sviluppando piattaforme organ-on-chip intelligenti che applichino, monitorino e regolino attivamente le forze meccaniche. Integrando microfabbricazione, meccanobiologia e apprendimento automatico, EvOoC potrebbe aprire la strada a terapie innovative per la riparazione dei tessuti.

Obiettivo

EvOoC aims at developing smart mechanically active Organs-on-Chip platforms as clinically relevant in vitro setups to unravel mechanisms underlying tissue regeneration and progression of unmet diseases.
A decade ago, developmental engineering (DE) proposed to model in vitro clinically relevant tissues replica by recapitulation of embryonic developmental events. Despite physical forces have recently been suggested as main driver of developmental processes, mechanical conditioning never prevailed as key DE strategy. This is related to a lack in current in vitro mechanobiology setups, mainly based on open loop systems, which disregard the fact that native mechanical environment varies in time as function of tissue state itself.
EvOoC vision is to elevate mechanobiology as leading DE approach through a ground-breaking paradigm, named mechanical re-evolution, based on the high-risk/high-gain hypothesis that an iterative manipulation of mechanical forces is necessary to guide in vitro adult tissue development at unprecedented levels.
Towards this vision, I will deliver a new method (Evolving OoC, EvOoC), integrating three enabling functions:
“Move” - to apply native-inspired mechanical forces to tissues in vitro;
“Sense” – to monitor their comprehensive effect on tissue development;
“Adapt” – to modulate forces as a function of tissue responses through machine learning (ML)-based algorithms, towards an unsupervised tissue evolution.
I will take advantages of two paradigmatic test-cases (cartilage and heart) to showcase the power of mechanical re-evolution in guiding in vitro tissue physiological and pathological states, towards the identification of a brand-new class of mechanotherapeutics for unmet pathologies.
By combining principles of microfabrication, DE, mechanobiology and ML, EvOoC will revolutionize basic studies in tissue development and disease modeling, facilitating innovative translational strategies to tackle tissue repair in manifold applications.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2022-STG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

POLITECNICO DI MILANO
Contributo netto dell'UE
€ 2 430 625,00
Indirizzo
PIAZZA LEONARDO DA VINCI 32
20133 Milano
Italia
Regione
Nord-Ovest Lombardia Milano
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 2 430 625,00

Beneficiari (1)