1. Svelare il dialogo reciproco tra oocita e cellule del cumulo ooforo che lo circondano

Una funzione chiave dell'ovaio è quella di generare, grazie alla follicologenesi, ovociti fecondabili e in grado di sostenere il successivo sviluppo embrionale preimpianto. La crescita del follicolo è regolata da una comunicazione bidirezionale finemente coordinata tra l'ovocita e le cellule circostanti della granulosa e del cumulo (GC e CC) grazie a uno scambio paracrino di nutrienti e molecole di segnalazione. Recentemente abbiamo messo a punto una piattaforma di co-coltura tra oociti e CC con la quale abbiamo dimostrato che solo CC specifiche possono contribuire alla competenza allo sviluppo degli ovociti e che queste rilasciano nel terreno di coltura vescicole extracellulari contenenti micro RNA noti per la loro associazione con geni che regolano la maturazione del follicolo e la competenza allo sviluppo del suo oocita.

2. Costruire un modello 4D digitale funzionale dell'ovaio e del testicolo

Gli organi sono organizzati gerarchicamente in livelli integrativi di organizzazione spazio-funzionale. La loro attività si basa su unità funzionali chiave, sulla loro forma, localizzazione spaziale e relazione reciproca, nonché sulla loro specifica fisiologia e impronta molecolare. Per comprendere la complessità sottostante di queste relazioni, come funziona un organo e come devia dall'omeostasi alla disfunzione, dobbiamo imparare a rappresentare l'associazione spaziale e la dinamica temporale tra le sue componenti funzionali nell'architettura tridimensionale (3D) dell'organo.

Nel LBBR utilizziamo un approccio interdisciplinare basato su imaging tomografico e ottico, microscopia correlativa, istochimica e biologia molecolare (compresa la trascrittomica spaziale) e, in collaborazione con colleghi ingegneri, machine e deep learning, per costruire un modello digitale delle gonadi che sia in grado  non solo di descrivere, ma anche di predire i cambiamenti architetturali e temporali  (4D, spazio + tempo). Questo strumento computazionale permetterà, ad esempio, di studiare la relazione, in continuo cambiamento, tra i follicoli e la loro vascolarizzazione a livello molecolare, cellulare e tissutale e descriverà sia le dinamiche territoriali e funzionali che si verificano nell'ovaio dalla nascita all'età adulta, durante l'invecchiamento e i cambiamenti indotti dalla patologia.