Un mini cuore che batte in vitro

Ottenuto in laboratorio un cardioide, un piccolo modello tridimensionale del cuore a partire da cellule staminali, che può riprodurre il battito, nonché alcuni difetti congeniti e danni patologici. Lo dimostra uno studio che apre interessanti prospettive per la medicina rigenerativa.

Potrebbe aprire nuove prospettive di ricerca su malattie cardiovascolari e malformazioni cardiache il risultato descritto sulla rivista “Cell”. Sasha Mendjan e colleghi dell’Istituto di biotecnologie molecolari (IMBA) dell’Accademia delle scienze austriaca hanno infatti realizzato un cardioide, cioè un modello tridimensionale di cuore in vitro, in grado di riprodurre alcune funzionalità di un camera cardiaca come il battito, ma anche condizioni patologiche come difetti cardiaci congeniti e il danno tissutale dopo un infarto.

L’esperimento si inserisce nel campo di ricerca più ampio sugli organoidi, modelli dei diversi organi del corpo umano, in grado di auto-organizzarsi in vitro a partire da aggregati di cellule staminali fino a raggiungere una forma più o meno funzionale che permette di analizzare in dettaglio specifiche fasi di sviluppo o di funzione. Nel caso del cuore, l’obiettivo è particolarmente importante, considerato che le malattie cardiovascolari rappresentano la prima causa di morte in tutto il mondo e che tra i principali difetti congeniti nei bambini figurano le malformazioni cardiache.

Per perseguire la strada di possibili terapie rigenerative mancano tuttavia validi modelli fisiologici del cuore. Quest’ultimo, come altri organi, emerge dal mesoderma, uno dei tre foglietti in cui si differenzia l’embrione nelle prime fasi di sviluppo. Il successo dei ricercatori in questo caso è derivato da uno studio effettuato in vivo, in cui hanno determinato i meccanismi di segnalazione mesodermica che orchestrano il differenziamento delle staminali pluripotenti durante lo sviluppo cardiaco. Successivamente, sono riusciti a riprodurle in vitro nel cardioide.

“Con nostra sorpresa, questo ha portato all’auto-organizzazione di una struttura simile a una camera cardiaca in cui si poteva osservare un battito ritmico: è la prima volta che si ottiene qualcosa di simile in laboratorio”, ha commentato Mendjan. “Si tratta di un modello semplice, robusto e riproducibile su ampia scala, e non richiede l’aggiunta di matrice extracellulare esogena come molti altri modelli organoidi.”

La potenziale utilità del cardiode investe non solo lo studio della fisiologia, ma anche il campo della patologia. Gli autori sono riusciti a riprodurre la sindrome del cuore sinistro ipoplasico, una malformazione cardiaca congenita, semplicemente interrompendo un fattore di trascrizione legato a questo difetto. Sono anche riusciti ad applicare al cardioide una criolesione, una tecnica che imita l’infarto del miocardio, scoprendo che tale lesione innesca un accumulo di proteine della matrice extracellulare nei cardioidi, un segno distintivo precoce sia della rigenerazione sia della fibrosi cardiaca.

“I cardioidi hanno un potenziale incredibile per svelare i difetti cardiaci congeniti umani”, ha concluso Mendjan. “Poiché il sistema fisiologico e riproducibile su ampia scala, si aprono grandi opportunità per la scoperta di farmaci e per la medicina rigenerativa.”

 

Fonte: Le Scienze