Ottimizzazione di una piattaforma robotica basata su microfluidica per coltura e imaging automatizzati dei nematodi di C. elegans = Optimization of a microfluidic-based robotic platform for automated culture and imaging of C. elegans nematodes

Per fronteggiare il declino dell’efficienza del processo di scoperta di nuovi medicinali basati su test animali tradizionali, il settore farmaceutico è oggigiorno sotto forti pressioni per trovare nuovi modelli e metodi alternativi. Recentemente, l’organismo modello Caenorhabditis elegans ha iniziato a dimostrare il suo potenziale nel poter rivoluzionare il settore. Tuttavia, i metodi convezionali usati nella ricerca su C. elegans mancano di riproducibilità e adattabilità a processi di high-throughput screening, come richiesto dall’industria farmaceutica. Per soddisfare questo importante bisogno, una nuova tecnologia di “organismo-su-chip” è in fase di sviluppo da parte della startup Nagi Bioscience, spin-off del laboratorio di microsistemi LMIS2 del politecnico di Losanna (EPFL). Questa tecnologia innovativa si basa sull’uso della microfluidica e consiste in un dispositivo completamente automatizzato che permette di coltivare, trattare ed analizzare C. elegans su chip, per applicazioni nell’ambito dei test fatti su medicinali e prodotti chimici. Questo progetto di master è stato condotto nel laboratorio LMIS2, in stretta collaborazione con Nagi Bioscience. In particolare, in questa testi di master proponiamo vari miglioramenti dell’attuale prototipo del dispositivo sopraccitato. Il progetto è stato suddiviso in due sottoprogetti principali, relativi allo sviluppo, al test e all’ottimizzazione di: (i) chip microfluidici e (ii) vari componenti hardware e software del dispositivo robotizzato. Nel primo sottoprogetto, abbiamo ottimizzato un nuovo metodo per la fabbricazione dei chip microfluidici utilizzati dal dipositivo, basato sulla modellatura 3D del polimero OSTE+. I nostri risultati forniscono preziose indicazioni per la transizione fra l’attuale fase di prototipaggio dei chip e la loro produzione futura su larga scala in materiali plastici. Nel secondo sottoprogetto, quindi, abbiamo implementato: (i) un nuovo sistema fluidico di pompaggio che semplifica l’uso del dispositivo; (ii) un sistema di controllo della temperatura che garantisce la stabilità dell’ambiente di coltura dei vermi; (iii) un algoritmo software che permette la detezione automatica del posizionamento 3D dei chip e la calibrazione delle operazioni successive di microscopia. Questo lavoro ha permesso di ridurre in maniera significativa il bisogno di interazione del dispositivo con l’ultilizzatore e, di conseguenza, ha migliorato la standardizzazione e la riproducibilità dei test di screening di medicinali e prodotti chimici condotti sulla piattaforma.v -CONFIDENTIALComplessivamente, questo progetto di master ha contribuito a creare una tecnologia di nuova generazione per lo screening di medicinali su organismi interi. Crediamo che questo risultato non solo rappresenti una svolta per la ricerca biomedica ma anche che apra nuove strade per un uso diffuso del C. elegans allo scopo di rimpiazzare e ridurre l’utilizzo di test animali nell’industria chimica e farmaceutica.