Meccanica cellulare

Da qualche decennio la comunità scientifica ha dimostrato l’esistenza di una stretta connessione tra struttura cellulare, proprietà meccaniche, funzioni biologiche e stato di salute/malattia delle cellule. La branca della ricerca scientifica che si occupa, attraverso la combinazione di approcci teorici, sperimentali e computazionali, di (1) fornire una descrizione veritiera del comportamento meccanico delle cellule e (2) descrivere il ruolo che le forze fisiche provenienti dal microambiente cellulare giocano nella regolazione delle loro funzioni, è la meccanobiologia.

Inserendosi in questo filone di ricerca, il Gruppo di Meccanica Cellulare (GMC) sta contribuendo a costruire una conoscenza dei meccanismi che regolano l’interazione dinamica tra le proprietà fisico-meccaniche della cellula e quelle del suo microambiente.

GMC, sotto la guida del prof. Paolo A. Netti, ha sviluppato e messo a punto tecniche sperimentali per la determinazione: (1) delle proprietà meccaniche di campioni cellulari su scala subcellulare (microreologia passiva basata sul tracciamento di sonde nanometriche, V. Panzetta; microscopio a forza atomica, M. Ventre e V. Panzetta) e cellulare (compressione viscoelastica di cellule in piattaforme microfluidiche, D. Dannhauser; sistemi di deformazione biassiale di membrane elastomeriche, V. Panzetta), e (2) delle forze generate dalle cellule su substrati cedevoli (traction force microscopy, M. Ventre e V. Panzetta).

GMC ha anche chiarito alcuni dei meccanismi attraverso i quali, operando sui segnali biofisici e biochimici del microambiente cellulare, è possibile controllare le proprietà meccaniche delle cellule e attivare specifici processi di trasduzione molecolare di questi segnali.

Infine, GMC ha rivelato che modifiche nell’elasticità cellulare o dei tessuti biologici sono generalmente causa o indicatori di diverse patologie e che, ad esempio, le cellule tumorali presentano proprietà meccaniche significativamente ridotte rispetto a quelle sane. Le proprietà meccaniche delle cellule e del loro microambiente possono, quindi, costituire un nuovo e prezioso bio-marker per numerose patologie, e un potenziale strumento di diagnosi anche per le patologie tumorali.