Neovascolarizzazione/Angiogenesi

PSI per neovascolarizzazione/angiogenesi

La neurovascolarizzazione è la formazione di nuove reti microvascolari. In vivo, questo processo si ottiene principalmente tramite angiogenesi, la gemmazione di nuovi vasi da vasi esistenti. La neovascolarizzazione/angiogenesi gioca un ruolo essenziale in diverse terapie e patologie ed è per questo che viene studiata in maniera approfondita in diversi ambiti quali medicina rigenerativa e ingegneria dei tessuti, biologia vascolare e biologia dei tumori. Esistono diversi modelli, a seconda dell’applicazione, per sviluppo/fornitura di farmaci, caratterizzazione delle patologie e trattamento delle cellule staminali. Sono necessari strumenti utilizzabili per la valutazione della formazione di nuovi vasi, preferibilmente tramite metodi non invasivi e non distruttivi. Il sistema PeriCam PSI con laser speckle contrast imaging può essere utilizzato per misurare le variazioni nella perfusione sanguigna microvascolare nel tempo. Alcuni studi hanno mostrato che gli incrementi della perfusione corrispondono a una formazione di vasi sanguigni più funzionale. PeriCam PSI è stato utilizzato in diversi modelli di questo tipo.

(A) Foto della vista dorsale e delle immagini di perfusione PSI longitudinali di un topo con due impianti di scaffold con fibrina sottocutanea con e senza fattore di crescita angiogenici. Le ROI sono state scelte in base alla posizione fisica degli impianti. (B) La quantificazione della variazione della perfusione relativa al giorno 0, in base all’analisi della ROI delle immagini di perfusione PSI, mostra l’incremento complessivo della perfusione nel tempo. La variabilità massima della perfusione è stata osservata il giorno 7, con scaffold +bFGF che tendevano a una perfusione maggiore rispetto a scaffold -bFGF 1-2.
Immagine per gentile concessione del dott. Mario Fabiilli da LED-Based Photoacoustic Imaging for Monitoring Angiogenesis in Fibrin Scaffolds Autore: Yunhao Zhu, Xiaofang Lu, Xiaoxiao Dong, et al Publication: Tissue Engineering Part C: Methods
Publisher: Mary Ann Liebert, Inc. Date: Sep 1, 2019.

Panoramica

È stato provato che PeriCam PSI è uno strumento utile in un’ampia gamma di campi nell’area della ricerca in ambito di neurovascolarizzazione e angiogenesi. Uno dei principali campi è la ricerca delle terapie proangiogeniche per arteriopatia periferica e guarigione delle ferite in modelli animali preclinici. Per la PAD, viene indotta chirurgicamente un’ischemia alle estremità inferiori, confermata utilizzando PeriCam PSI: in questo modo è possibile seguire il processo dinamico di recupero della perfusione nel tempo. Analogamente, si creano ferite cutanee e PeriCam PSI viene utilizzato per seguirne la normale guarigione. In entrambi i modelli, PeriCam PSI consente al ricercatore di seguire gli stessi soggetti, in maniera longitudinale, risparmiando tempo e denaro e riducendo il numero di animali necessari per uno studio.

Un altro campo è lo studio del cancro nel saggio CAM e nei modelli tumorali sottocutanei, nonché lo sviluppo di agenti antiangiogenici per il trattamento. PeriCam PSI può essere utilizzato per monitorare la perfusione nei tumori durante l’avanzamento di questi ultimi, oltre a valutare l’efficacia delle terapie mirate a indebolirli.

Ischemia degli arti inferiori (HLI)

La preparazione all’ischemia agli arti inferiori nei murini è comunemente utilizzata e rappresenta un modello importante per l’analisi dell’arteriopatia periferica. Coinvolge la legatura e l’escissione dell’arteria femorale unilaterale per indurre un’ischemia agli arti inferiori acuta, permettendo una valutazione della rigenerazione vascolare, dell’angiogenesi e dell’arteriogenesi grazie a diverse strategie, quali la presenza di un fattore di crescita e una terapia cellulare. Inoltre, può essere utilizzata per valutare gli effetti proangiogenici di agenti terapeutici 3-12 o un recupero naturale in animali sani 13 rispetto a quelli malati (diabetici) 14-16, quelli giovani rispetto a quelli adulti 17, nonché in animali di tipo selvatico rispetto a quelli geneticamente modificati 18-20.

Il sistema PeriCam PSI con laser speckle contrast imaging è utilizzato per confermare un’ischemia post-chirurgica mediante misurazione di una riduzione della perfusione sanguigna nella microcircolazione (60-70%), nonché per monitorare in maniera longitudinale l’efficacia della strategia del trattamento. Generalmente, ogni animale viene seguito fino a un mese dopo il trattamento/il periodo post-intervento con il PSI, per documentare gli aumenti incrementali della perfusione sanguigna in seguito a rivascolarizzazione, consentendo di risparmiare tempo e denaro e riducendo il numero di animali necessari per lo studio.

Saggio membrana corio-allantoidea (CAM)

Durante lo sviluppo embrionale dei polli, la CAM si forma mediante fusione dello strato mesodermico dell’allantoide con lo strato mesodermico del corion. È una membrana altamente vascolarizzata, non innervata, extra embrionale: caratteristiche che la rendono un substrato ideale per l’analisi di angiogenesi e crescita dei tumori. Un uovo di pollo fertilizzato viene incubato dai quattro agli otto giorni, quando viene creata una finestra nel guscio per osservare la formazione dell’embrione e dei vasi sanguigni.

Per il saggio dell’angiogenesi, vari farmaci e biomolecole possono essere erogati a livello topico e analizzati per la loro potenza angiogenica. Inoltre, gli scaffold di biomateriali possono essere impiantati e monitorati per l’invasione vascolare nel tempo con lo scopo di valutare una strategia ingegneristica tissutale.

Per i modelli tumorali, diversi tipi di cellule tumorali possono essere trapiantati nel CAM per la crescita del tumore. Ciò fornisce un modello relativamente semplice per l’analisi delle formazioni di diversi tumori e consente di testare una nuova terapia farmacologica e strategie di trattamento personalizzate. Il modello CAM è altamente riproducibile, economico e non richiede approvazione dei comitati etici come tanti altri modelli animali in vivo. Inoltre, il modello CAM ha un’immunodeficienza naturale che lo rende ideale per il trasporto cellulare e il sistema chiuso prolunga l’emivita di varie molecole sperimentali, riducendo il numero di studi necessari.

Il sistema PeriCam PSI con laser speckle contrast imaging può essere utilizzato per misurare le variazioni nella perfusione sanguigna durante il saggio dell’angiogenesi e rilevare differenze nell’efficacia di vari composti proangiogenici. Può essere anche utilizzato per monitorare la formazione di vasi sanguigni intratumorali funzionali 25 e valutare l’efficacia di agenti antiangiogenici per il trattamento dei tumori.

Perfusione PSI Z del giorno 6 del saggio CAM dopo la fecondazione.

Tumore sottocutaneo

La crescita e la metastasi di tumori dipendono dallo sviluppo dei vasi sanguigni e da una microcircolazione efficace. Senza angiogenesi, un piccolo gruppo di cellule tumorali non può crescere in un sito secondario. Poiché l’angiogenesi gioca un ruolo centrale nella crescita, nella progressione, nell’invasione e nella metastasi del tumore, inibendola fornisce una potenziale strategia per alcuni trattamenti tumorali.

Il modello di tumore sottocutaneo è il sistema di valutazione più comune per una valutazione in vivo di nuovi candidati farmaci anticancro. Generalmente, utilizzando specie animali con immunodeficienza, le cellule tumorali sottoposte a coltura vengono impiantate per via sottocutanea causando la formazione di tumori solidi in circa 2 settimane. Un’ampia varietà di linee cellulari cancerose umane e murine è stata adattata alla crescita in un ospite roditore e, pertanto, consente la valutazione di terapie nel modello tumorale pertinente. I ricercatori monitorano la crescita e la progressione tumorale e spesso eseguono un saggio della densità dei microvasi tumorali per valutare l’efficacia della strategia di trattamento. PeriCam PSI può essere utilizzato per monitorare nel tempo la perfusione sanguigna nei tumori sottocutanei e valutare l’efficacia delle terapie antiagiogeniche per il trattamento del cancro.

Immagini di perfusione dell’orecchio di un topo con tumore sottocutaneo al giorno 14. Le immagini riflettono un incremento della perfusione sanguigna del tumore in risposta a una stimolazione di calore.

References:

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