Sviluppo di modelli brain-on-a-chip per lo studio funzionale di malattie neurologicheComprendere le malattie rare del neurosviluppo richiede modelli umani fedeli: il cervello, però, è inaccessibile e gli animali spesso non replicano la clinica. Oggi, grazie a tecnologie d’avanguardia, possiamo ricavare neuroni e micro‑tessuti direttamente dalle cellule del paziente, conservandone l’esatto patrimonio genetico; un passo decisivo verso la medicina di precisione.Il nostro progetto punta a trasformare questa opportunità in una piattaforma brain‑on‑a‑chip ad alto impatto. Uniremo (i) reti neuronali patient‑specific in formati 2D e 3D ottenute con protocolli proprietari, (ii) microelectrodes array ad alta densità di nuova generazione (i.e. HD-MEA) capaci di registrare l’attività elettrica di reti neuronali in tempo reale e (iii) algoritmi dedicati che estraggono e descrivono importanti parametri per caratterizzare la dinamica di queste reti, scoprirne fenotipi elettrofisiologici e poter identificare potenziali biomarcatori.Il risultato sarà un sistema scalabile che consente di osservare, in vitro e con risoluzione senza precedenti, come le mutazioni rare alterano la connettività cerebrale e di testare farmaci mirati o terapie geniche in modo rapido e a costi contenuti. In altre parole, portiamo il “bench‑to‑bedside” dentro un chip: un asset strategico per chi vuole accelerare lo sviluppo di cure personalizzate e aprire nuovi mercati nel settore delle malattie neurologiche orfane. Obiettivo • Sviluppo di protocolli ottimizzati per la realizzazione di reti neuronali ingegnerizzate 2D e 3D derivate da paziente• Sviluppo di protocolli ottimizzati per la realizzazione di reti neuronali miste 2D e 3D derivate da paziente• Utilizzo di matrici di microelettrodi ad altà densità (HD-MEA) per la rilevazione del segnale elettrofisiologico di reti neuronali.• Sviluppo di protocolli di stimolazione elettrica/chimica per la valutazione delle dinamiche delle reti neuronali• Sviluppo di algoritmi per l’analisi dei dati elettrofisiologici• Sviluppo di algoritmi per correlare analisi di dati omici con quelli elettrofisiologici per l’identificazione di possibili biomarker.• Implementazione di una piattaforma brain-on-a-chip paziente specifico in grado di mimare diversi aspetti fisio/patologici Vantaggi • Standardizzazione e riproducibilità dei modelli cellulari• Modello unico che permette integrazione di dati funzionali con dati omici• Possibilità di modellare diverse patologie• Flessibilità nella sperimentazione di molteplici approcci terapeutici Image Settori di applicazione e utenti • Neuroscienze e ricerca sul neurosviluppo• Farmacologia e sviluppo di nuovi farmaci• Dispositivi medici e tecnologie di monitoraggio elettrofisiologico• Biotecnologie e diagnostica avanzata• Formazione e ricerca accademicaTra i possibili utenti troviamo:• Centri di ricerca e istituzioni accademiche• Industrie farmaceutiche e biotecnologiche• Ospedali e centri clinici• Start-up e incubatori innovativi nel settore biomedicale• Investitori e venture capital in ambito health-tech Valorizzazioni • Trasferimento tecnologico verso il settore clinico e industriale.• Collaborazioni pubblico-privato per sperimentazioni e commercializzazione.• Opportunità di brevettare metodologie e dispositivi innovativi.• Accesso a programmi di finanziamento per la ricerca e sviluppo di terapie personalizzate.• Creazione di spin-off e start-up innovative nel settore biomedicale.scarica la scheda Referenze • Di Lisa, D., Muzzi, L., Lagazzo, A., Andolfi, A., Martinoia, S., & Pastorino, L. (2023). Long-term in vitro culture of 3D brain tissue model based on chitosan thermogel. Biofabrication, 16(1), 015011.• Muzzi, L.; Di Lisa, D.; Falappa, M.; Pepe, S.; Maccione, A.; Pastorino, L.; Martinoia, S.; Frega, M. Human-Derived Cortical Neurospheroids Coupled to Passive, High-Density and 3D MEAs: A Valid Platform for Functional Tests. Bioengineering 2023, 10, 449.• Di Lisa, D., Muzzi, L., Pepe, S., Dellacasa, E., Frega, M., Fassio, A., ... & Pastorino, L. (2022). On the way back from 3D to 2D: Chitosan promotes adhesion and development of neuronal networks onto culture supports. Carbohydrate Polymers, 297, 120049.• Muzzi, L., et al. "Rapid generation of functional engineered 3D human neuronal assemblies: network dynamics evaluated by micro-electrodes arrays." Journal of neural engineering 18.6 (2021): 066030.• Monteiro, S. P., Voogd, E., Muzzi, L., De Vecchis, G., Mossink, B., Levers, M., ... & Frega, M. (2021). Neuroprotective effect of hypoxic preconditioning and neuronal activation in a in vitro human model of the ischemic penumbra. Journal of neural engineering, 18(3), 036016 Contatti Responsabile scientifico Dott. Paolo ScudieriInformazioniServizio per il trasferimento tecnologico e delle conoscenzeSettore valorizzazione della ricerca, trasferimento tecnologico e rapporti con le impresetrasferimentotecnologico@unige.ittel. 010 2095922
