L'insegnamento mira a introdurre la meccanobiologia nelle cellule e nei tessuti descrivendo la fondamentale e complessa interazione tra le cellule e il loro ambiente biofisico nei tessuti biologici e illustrando metodi sperimentali e in silico all'avanguardia per studiare come gli stimoli meccanici influenzino le cellule e i tessuti. In dettaglio, verrà descritta l'interazione tra le cellule e il loro microambiente fisico, concentrandosi sui protagonisti della meccanobiologia alle diverse scale, con il tessuto osseo e i tessuti dentali come caso d'esempio. Sarà fornita una prospettiva completa dei metodi sperimentali e in silico per esplorare la meccanobiologia a diversi livelli di organizzazione biologica, che vanno dal molecolare al tissutale. Per ciascuna scala, saranno presentati esempi degli strumenti di indagine adottati e casi studio esplicativi. Questo approccio pratico aiuterà gli studenti a comprendere le applicazioni reali dei concetti che apprenderanno durante il corso. L'obiettivo finale del corso sarà aumentare la conoscenza sulla meccanobiologia e sul suo potenziale per lo sviluppo di strategie cliniche avanzate.

Fondamenti di biologia cellulare.

I. Introduzione alla meccanobiologia nelle cellule e nei tessuti. Componenti molecolari della meccanosensazione e della meccanotrasduzione e loro interazione a livello atomico. Dinamica e rimodellamento del citoscheletro e importanza del citoscheletro nel controllo delle proprietà meccaniche delle cellule. Il microambiente fisico delle cellule, l'interazione cellula-matrice extracellulare (ECM) e l'importanza dei segnali meccanici nello sviluppo e nel mantenimento delle condizioni fisiologiche e patologiche (quali per esempio il differenziamento cellulare, lo sviluppo tissutale, le malattie fibrotiche, la crescita tumorale). Adattamento delle cellule alla rigidezza del substrato. II. Caso d'esempio: meccanobiologia nel tessuto osseo e nei tessuti dentali. Cenni sull'embriologia e sull'organogenesi delle ossa e dei denti. L'osso come tessuto complesso dotato di funzioni meccaniche intrecciate con l'omeostasi metabolica del calcio e del fosfato. Interazione tra osteoblasti/osteociti come chiave per l'integrazione della risposta a diversi stimoli e segnali: cosa è noto e cosa deve ancora essere scoperto. Il legamento parodontale come modello sofisticato di sfide e opportunità per la rigenerazione. III. Metodi sperimentali e in silico per investigare la meccanobiologia dal livello molecolare a quello dei tessuti. Modelli in vitro tridimensionali e dispositivi di coltura avanzati per replicare l'interazione cellula-ECM nello studio del comportamento delle cellule staminali e dei tessuti biologici in relazione alle proprietà fisiche del microambiente. Tecniche sperimentali di meccanica cellulare/tissutale: aspirazione con micropipetta, pinzette ottiche e magnetiche, traction force microscopy, microscopia a forza atomica, particle tracking microrheology. Principi fondamentali della microscopia ottica applicati allo studio della meccanobiologia delle cellule staminali/tumorali (immagini 2D vs 3D, tecniche avanzate di fluorescenza, super risoluzione). Imaging per l'indagine della meccanobiologia nucleare. Imaging in dispositivi di coltura otticamente accessibili (come per esempio strutture seminate con cellule, bioreattori microfluidici). Microscopia label-free avanzata come strumento futuro per la diagnosi clinica (FLIM/RAMAN/BRILLUEN). Metodi in silico per investigare il ruolo dei filamenti del citoscheletro, della membrana cellulare e dell'intero citoscheletro nella biomeccanica cellulare e in condizioni fisiologiche e patologiche.

Modalità mista

Test a risposta multipla

P.D.2-2 - Maggio