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Engineering cancer dormancy as a collective emergent phenomenon: from matrix-enabled dormancy to collective dormancy-on-a-chip

Descrizione del progetto

Ingegnerizzare la dormienza del cancro su chip

I progressi nelle terapie mirate e nelle immunoterapie hanno generato ottimismo sul trattamento del cancro. Tuttavia, non tutti i pazienti rispondono con successo: spesso si verifica una resistenza ai farmaci e molti recidivano a causa di cellule tumorali dormienti. Non è ancora chiaro cosa riattivi le cellule tumorali dormienti e le induca a metastatizzare dal sito originario. Il progetto DORMATRIX, finanziato dal CER, lavorerà su un’idea rivoluzionaria secondo cui il risveglio delle cellule tumorali dalla dormienza è guidato da dinamiche complesse e dalla comunicazione con l’ambiente. I ricercatori intendono ricreare la dormienza del cancro al seno in dispositivi tumore su chip. L’immaginografia 3D avanzata e i modelli in silico aiuteranno a prevedere le dinamiche della dormienza, aprendo la strada a terapie che ritardano o prevengono le metastasi.

Obiettivo

Cancer dormancy and the trigger to transition to active metastatic growth is a big open question. Current in vivo models focus on niche-specific cell and molecular mechanisms, ignoring biophysical aspects. Dormancy evolves with complex spatio-temporal dynamics; yet, there is a knowledge gap in the understanding of the heterogeneity of the units, and the dynamics of their interaction and evolution. Emergence occurs when a critical mass of units synergistically communicates giving rise to a new macro-level organization, with properties greater than the sum of the units. Engineering emergent phenomena in biological systems is a big research challenge as they originate from multiscale communication.
In DORMATRIX, I propose a radically new view. I hypothesize that the balance between cancer dormancy and “awakening” is a collective emergent phenomenon, whereby a critical mass of micro-units communicates with each other and the environment in order to transition to metastatic growth. The main objective of DORMATRIX is to engineer breast cancer (BC) dormancy as a collective emergent phenomenon using biomaterials-based dormancy-on-a-chip devices.
My previous data shows that we can (i) apply biophysical cues to control BC proliferation and (ii) visualize in vivo early BC bone metastasis. I will now address this outstanding challenge with a multidisciplinary approach and 1) apply biophysical principles with novel biomaterials to model in vitro cancer micro-units, 2) develop advanced 3D imaging to visualize collective cancer dormancy and bone microdamage, 3) develop in silico models based on evolutionary game theory to predict the dynamics, and 4) prove my hypothesis with dormancy-on-a-chip devices. Understanding the critical mass and multiscale communication required for emergent phenomena will enable the development of novel therapies to delay or prevent metastasis. The resulting technology for engineering emergent phenomena will spark research on other biological systems.

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-2023-COG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

ASOCIACION INSTITUTO DE INVESTIGACION SANITARIA BIOGIPUZKOA
Contributo netto dell'UE
€ 2 349 943,00
Indirizzo
PASEO DR BEGUIRISTAIN SN
20014 DONOSTIA-SAN SEBASTIAN
Spagna
Regione
Noreste País Vasco Gipuzkoa
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
€ 2 349 943,00

Beneficiari (1)