Decellularized colorectal cancer matrix as bioactive microenvironment for in vitro 3D cancer research

I modelli tumorali tridimensionali (3D) si stanno affacciando sul panorama scientifico con l’obiettivo primario di superare le limitazioni di colture cellulari convenzionali (2D) e modelli animali negli approcci di ricerca clinica. In questa tesi di dottorato, si descrive un innovativo approccio di ingegneria tissutale applicata alla ricerca oncologica mediante il quale, partendo da una biopsia tissutale decellularizzata, si genera un modello organo-tipico 3D bioattivo. Questo modello 3D, ricapitola, in vitro, l’ambiente ultra-strutturale del tessuto nativo come dimostrato da indagini istologiche, immunoistochimiche, di immunofluorescenza e di microscopia elettronica a scansione. L’analisi del proteoma e del secretoma mediante spettrometria di massa ha confermato una differente composizione stromale tra la mucosa colica sana decellularizzata e quella della controparte tumorale (CRC) in termini di proteine strutturali (Collagene 1A1, Collagene 1A2, Collagene 3A1) e di proteine secrete, come la Defensina alfa 3. Abbiamo dimostrato che le nostre matrici 3D mantengono le loro proprietà biologiche dopo il processo di decellularizzazione: mediante la CAM, abbiamo osservato un decremento del potenziale angiogenico della matrice decellularizzata di CRC comparata con la mucosa colica sana, causata da un effetto diretto della Defensina alfa 3. Inoltre, abbiamo dimostrato che dopo 5 giorni di ricellularizzazione con cellule HT-29 (linea stabilizzata di cancro del colon), le matrici tumorali 3D (comparate con le rispettive mucose coliche sane ed il metodo di coltura 2D) hanno indotto una sovra-espressione di IL-8, una chemochina a valle del pathway della Defensina alfa 3, che gioca un ruolo molto importante nella crescita e proliferazione tumorale. In conclusione, avendo dimostrato la capacità dei delle nostre matrici acellulari 3D di mucosa colica sana e CRC di mimare gli stimoli ultra-strutturali e biologici dei rispettivi tessuti nativi, crediamo che questo approccio possa essere un efficace strumento per migliorare il livello delle ricerche precliniche e nei test di screening di farmaci.