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• nanoparticelle magnetiche
• magnetic nanoparticles

La rigenerazione neurale è un processo dinamico e complesso che porta con sé la prospettiva di trattare malattie neurodegenerative e lesioni del sistema nervoso, avvalendosi del potenziale intrinseco dei neuroni di orchestrare la ricrescita assonale, la riconnessione sinaptica e il recupero funzionale. Tra i vari fattori che concorrono alla crescita assonale, la forza meccanica è generalmente riconosciuta come un importante induttore. Nel 2004 è stato proposto, come modello di crescita, lo “stretch-growth model”, secondo cui l’aggiunta di massa avviene in corrispondenza del sito di tensione meccanica assonale, indipendentemente dalla natura esogena o endogena della forza applicata, dalla sua entità e dal sito di applicazione. Il gruppo di ricerca nel quale ho svolto il mio internato di tesi ha ottimizzato un protocollo basato su l’internalizzazione di nanoparticelle magnetiche (MNP) in modelli cellulari neurali, che, insieme all’applicazione di un campo magnetico esterno, permettono di esercitare forze dell’ordine dei picoNewton. I dati ottenuti in vitro hanno permesso di dimostrare che l’applicazione di tensione meccanica esogena, se protratta nel tempo, pur essendo significativamente inferiore rispetto alle forze generate in vivo, promuova l’elongazione plastica, l’orientamento, la ramificazione e la sinaptogenesi ed abbia effetto regolatorio su maturazione e differenziamento neuronale, indipendentemente dall’organismo e dallo stadio di sviluppo. Sulla base di questi promettenti risultati, il presente progetto di tesi è stato incentrato sulla stimolazione meccanica di cellule staminali neuroepiteliali umane derivate da corteccia microiniettate in un modello organotipico murino di cervello, a livello della substantia nigra (SN), sede della degenerazione dei neuroni dopaminergici, evento chiave nella malattia di Parkinson. Durante il mio internato di tesi ho ottimizzato il protocollo di co-coltura organotipica di cervello per lunghi periodi, ottenendo fettine con una buona vitalità fino a 14 giorni ex vivo (DEV14). Successivamente, ulteriori esperimenti hanno dimostrato la possibilità di mantenere vitali anche le cellule microiniettate. Difatti, sia le cellule xenogeniche che quelle del tessuto hanno mostrato funzionalità metabolica, integrità di membrana e tasso apoptotico in linea con quanto presente in letteratura. Tale risultato ha consentito di poter estendere la stimolazione meccanica a tempi più ampi e, grazie alla caratterizzazione del pathway nigrostriatale con anticorpi specifici per la marcatura di neuroni dopaminergici e dopaminocettivi, è stato possibile apprezzare non solo l’effetto della stimolazione sulla lunghezza dei neuriti delle cellule microiniettate, ma anche la loro migrazione da SN a striato. La possibilità di prolungare per settimane il mantenimento in cultura del nostro modello organotipico, lo rende più rilevante per lo studio di una malattia neurodegenerativa, quale è il Parkinson, per la quale un rescue temporalmente più ampio può rappresentare una valida proposta. In più, la promozione di crescita e orientamento dei neuriti delle cellule trapiantate, e potenzialmente di maturazione e differenziamento neuronale, in risposta allo stimolo meccanico, potrebbe risultare rilevante per la risoluzione di uno dei maggiori limiti delle terapie cellulari, attualmente la risorsa più promettente per il trattamento di questa malattia.