Què és DERMIS?
“Estudi del paper de les integrines en els mecanismes moleculars de la curació de les ferides a l’escala nanomètrica” – DERMIS.
L’envelliment de la població i l’augment de les malalties cròniques han impulsat la incidència de ferides cutànies cròniques, que afecten en gran manera el pressupost sanitari dels països desenvolupats. Malgrat els avanços en la recerca, les ferides cròniques representen una epidèmia silenciosa que afecta una gran part de la població mundial. Com a tal, exigeixen una millor comprensió de les seves causes i dels mecanismes subjacents a la cicatrització. Aquest coneixement bàsic és indispensable per a impulsar el disseny de teràpies més efectives, impactant tant en la salut dels pacients com en la sostenibilitat del sistema sanitari.
La cicatrització de ferides és un procés complex, que involucra una varietat de cèl·lules. Aquestes cèl·lules interactuen per a proporcionar senyals reguladors crítics per a assegurar la reparació adequada del teixit danyat. Les anomalies en aquesta intricada xarxa deriven en l’aparició de ferides cròniques que, sovint, són comórbides amb altres patologies. Els mecanismes de proliferació cel·lular, adhesió i migració estan fortament implicats en totes les etapes de la cicatrització. A nivell molecular, el control d’una àmplia varietat de funcions que regulen aquests processos està mediat per les integrines, uns dels principals receptors de la superfície cel·lular involucrats en l’adhesió. La funció desalineada i/o l’expressió anormal de la integrina pot contribuir a patologies de les ferides com una cicatrització exuberant o disminuïda.
Les propietats d’adhesió i senyalització mediades per integrina estan influenciades per la seva organització espai-temporal i per interaccions amb altres components de la membrana, el citoplasma i la matriu extracelul·lar. En aquest escenari, pretenem disseccionar el paper exercit per les integrines en el mecanisme molecular subjacent a la cicatrització, mitjançant un enfocament multi-escala que abasti des del nivell multicel·lular fins al nivell de molècula individual.
Objectius
Enfocarem la recerca a tres objectius principals, orientats a caracteritzar:
1) La proliferació, adhesió i migració cel·lular durant la cicatrització de ferides.
2) Els canvis en la dinàmica de les integrines durant la cicatrització de ferides amb rastreig de molècules individuals.
3) L’organització molecular durant la cicatrització de ferides amb microscòpia de super-resolució.
Per als nostres experiments, construirem models de ferides in vitro on caracteritzarem determinants biològics i paràmetres biofísics de queratinocits i fibroblasts en diferents etapes del procés de cicatrització i en presència de factors que reprodueixen les condicions de les ferides cròniques. També desenvoluparem dispositius de baix cost basats en tècniques de fabricació innovadores com la impressió 3D i l’electrònica oberta.
Resoldre de manera quantitativa l’organització molecular de les integrines i les seves interaccions a escala molecular requereix un esforç interdisciplinari, incloent l’aplicació de tècniques d’avantguarda i la creació de nous mètodes d’anàlisis. Per a la rellevància de la qüestió biològica en la cicatrització o cronicitat de les ferides i la seva relació amb la salut i l’envelliment, aquesta proposta està alineada amb el desafiament social “Salut, canvi demogràfic i benestar” del programa H2020.
Des del punt de vista científic, la nostra investigació caracteritzarà quantitativament els processos fonamentals subjacents a un problema rellevant salut per obtenir informació multiescala, des del nivell pluricel·lular fins al nivell molecular. Estem convençuts que la rellevància del el tema i la novetat de l’enfocament, juntament amb els antecedents i l’experiència dels components de l’equip, proporcionaran sòlids dades, donant lloc a importants descobriments i publicacions d’alta qualitat, en línia amb la nostra producció científica anterior. També implementarem tecnologia d’avantguarda des del punt de vista del programari i el maquinari (inclosos els mètodes d’última generació de fotònica, microscòpia i ciència de dades) que produiran coneixements que poden ser útils per dissenyar estratègies terapèutiques o diagnòstics eines i, per tant, poden ser d’interès per a diverses indústries (farmacològica, alimentària, ambiental, agrària). En aquesta línia, ho hem fet recentment va presentar dues patents per protegir les propietats intel·lectuals dels mètodes d’imatge i anàlisi associats a tècniques de super resolució.
El marc que tenim previst desenvolupar per abordar la nostra qüestió biològica té aplicacions que van molt més enllà del tema específic que tenim previst cobrir, i, per tant, pot ajudar a detallar el mecanisme subjacent a una sèrie de problemes en biologia cel·lular i biomedicina en què la senyalització i la funció està controlada per la interacció dinàmica de components moleculars, que condueix a l’agregació transitòria de molècules específiques i que es produeixen en entorns heterogenis.
A més, el nostre projecte científic també inclou l’ús d’impressió tridimensional i electrònica oberta per al desenvolupament de la mòduls d’un microscopi de fluorescència de baix cost. La impressió tridimensional representa una nova tecnologia relativa en la fabricació, que gràcies al seu baix cost s’associa amb el desenvolupament sostenible. Tenim previst crear tecnologia avançada assequible que en el futur pugui
ajudar a realitzar investigacions en països subdesenvolupats i reduir el cost del nou dispositiu de nanodiagnòstic, per portar-los del laboratori a capçalera.
Aquest projecte el coordina l’investigador Carlo Manzo, coordinador del Grup de Recerca Quantitative Biolmaging (QuBI).
