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Giovedì, Ottobre 22, 2020
Scienza e Futuro Nuovi progressi verso il cuore bioartificiale

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Nuovi progressi verso il cuore bioartificiale

Le cellule staminali pluripotenti (iPS) umane possono essere indotte a differenziarsi in tessuto cardiaco funzionale: lo dimostra un nuovo studio apparso sulla rivista “Nature Communications” firmato da Tung Ying Lu e colleghi del dipartimento di biologia dello sviluppo dell'Università di Pittsburgh, in Pennsylvania. Il risultato è frutto di una nuova strategia di ingegnerizzazione che prevede uno stadio di coltivazione delle cellule su una impalcatura costituita da un cuore di ratto "decellularizzato", aprendo la strada a nuovi studi sulle prime fasi di formazione del muscolo cardiaco e potenzialmente alla realizzazione di organi artificiali in grado di sostituire quelli naturali.

Una grande promessa per una terapia veramente efficace e personalizzata delle patologie degenerative del cuore, per cui oggi l'unica opzione è il trapianto, è rappresentata dall'ingegnerizzazione del tessuto cardiaco, per cui occorrono due elementi fondamentali: una fonte di cellule cardiache e una “impalcatura” tridimensionale che consenta a queste cellule di attecchire e crescere. Negli ultimi anni sono state proposte diverse matrici di tipo artificiale o naturale in grado di assolvere a questo scopo. Le prime hanno però dimostrato di avere notevoli problemi di biocompatibilità. 

Gli studi sulle matrici di origine naturale hanno invece avuto un notevole impulso a partire da un pionieristico studio di Harald C. Ott, del Massachusetts General Hospital, pubblicato nel 2008 sulla rivista “Nature Medicine”, in cui venne dimostrata la possibilità di realizzare cuori bioartificiali inserendo cardiomiociti di ratto in cuori “decellularizzati”. Negli ultimi anni, le tecniche di decellularizzazione, cioè di rimozione della componente cellulare preservando la matrice extracellulare, sono state applicate con successo a diversi organi e tessuti, rendendone disponibili le architetture originali tridimensionali.

Verso un cuore bioartificiale grazie alle staminali

Cuori in provetta: una rappresentazione artistica dell'obiettivo, sempre più vicino, di realizzare organi bioartificiali facendo a meno del trapianto

Nel caso del cuore, disporre di una tecnica per ottenere una matrice tridimensionale bioartificiale è un passo avanti fondamentale per la ricostruzione delle complesse strutture cardiovascolari, ma finora gli studi si sono limitati al modello animale per la mancanza di cardiomiociti umani. Un'opzione alternativa, che prevede l'utilizzo di cellule staminali embrionali umane per la ripopolazione della matrice, finora ha avuto scarso successo.

In quest'ultimo studio, Ying Lu e colleghi hanno intrapreso una via diversa, usando cellule staminali pluripotenti indotte umane, da cui sono stati derivati progenitori cardiovascolari multipotenti, che rappresentano la prima fase di differenziazione delle cellule cardiache. Queste cellule hanno dimostrato di poter crescere e svilupparsi in tessuti muscolari cardiaci; dopo 20 giorni di perfusione sanguigna, le strutture bioartificiali ottenute hanno mostrato contrazioni spontanee oltre ad altre caratteristiche elettrofisiologiche tipiche di un cuore naturale, rispondendo ai farmaci attualmente utilizzati per stimolare il battito cardiaco.

Secondo gli autori, si trattta di risultati preclinici incoraggianti per le future applicazioni mediche, anche se occorrerà superare alcune importanti limitazioni: attualmente la forza meccanica generata dai tessuti è insufficiente per pompare il sangue, mentre la conduzione elettrica è ancora molto lenta.


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