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Martedì, 28 Giugno 2022
Infarto

Sviluppata una tecnica innovativa che guarisce dall’infarto

Alcuni ricercatori hanno sviluppato una tecnologia unica nel suo genere, che, non solo ripara le cellule del muscolo cardiaco, ma le rigenera anche dopo un infarto del miocardio

Con il progressivo aumento dell'aspettativa di vita e dell'invecchiamento della popolazione, gli organi meno capaci di rigenerarsi corrono un rischio sempre più elevato di malattie degenerative. Mentre la gran parte degli organi e tessuti del nostro corpo si rinnovano durante la vita, nell’arco di giorni, settimane o al massimo mesi (pensiamo alle cellule dell’intestino, ai bronchi, ai polmoni, al sangue, al fegato), altri, tra cui il cuore, non vanno incontro ad alcun processo ddi rigenerazione. Quest’organo è considerato, infatti, post-mitotico, ovvero costituito da cellule che in fase adulta non si rinnovano, ma continuano a svolgere la loro funzione fino alla morte dell’individuo. Questo è uno dei motivi per cui le malattie cardiovascolari rappresentano oggi la prima causa di morte al mondo e nel nostro Paese, dove sono più di 230 mila le persone che muoiono ogni anno per ischemie, infarti, malattie del cuore o cerebrovascolari.

Per far fronte a questa emergenza sanitaria, da alcuni decenni sono stati avviati studi per sviluppare strategie capaci di rigenerare le cellule del cuore. I primi approcci hanno utilizzato cellule staminali impiantate direttamente nel cuore, ma questo tipo di tecnica, oltre ad essere molto costosa pertanto difficilmente applicabile su vasta scala, ha presentato importanti problematiche, e per questo non ha avuto seguito. Più recenti ricerche scientifiche hanno però indicato nuove strade percorribili per lo sviluppo di strategie alternative. Tra le ultime in questo campo c’è quella dei ricercatori dell'Università di Houston che hanno sviluppato una tecnologia unica nel suo genere che non solo ripara le cellule del muscolo cardiaco, ma le rigenera anche dopo un infarto (o infarto del miocardio). Sebbene finora sia stata testata solo sui topi, se dimostrerà di funzionare allo stesso modo anche negli esseri umani potrebbe diventare un trattamento salvavita per le persone che hanno subito un infarto. La scoperta è stata pubblicata sul Journal of Cardiovascular Aging.

Il processo di rigenerazione del cuore

Il cuore è il primo organo che si forma durante lo sviluppo dell’embrione e si struttura grazie alla rapida replicazione delle cellule muscolari cardiache, chiamate “cardiomiociti”. Nell’uomo, e nei mammiferi in generale, queste cellule smettono di moltiplicarsi poco dopo la nascita e, da quel momento in poi, la crescita del cuore avviene essenzialmente mediante il loro aumento in dimensione (meno dell'1% delle cellule muscolari cardiache adulte continua a rigenerarsi). La maggior parte delle persone muore, infatti, con gli stessi cardiomiociti che avevano nel primo mese di vita.

Questa incapacità da parte del cuore di generare nuovi cardiomiociti dopo la nascita è alla base della sua incapacità di rigenerarsi dopo danni severi, come quelli causati da infarto miocardico. In questi casi, il tessuto muscolare contrattile danneggiato viene rimpiazzato principalmente da tessuto fibroso, una vera e propria cicatrice che può determinare una parziale perdita della funzionalità del cuore e progressivamente causare la sindrome dello scompenso cardiaco. Un problema clinico che interessa il 10-20% della popolazione con età superiore a 70 anni, con oltre 15 milioni di nuovi casi diagnosticati ogni anno nel mondo.

Lo studio

I ricercatori hanno iniettato nei cuori di topi vivi (con il cuore danneggiato da infarto del miocardio) una sostanza contenente acido ribonucleico messaggero sintetico (mRNA) per fornire i fattori di trascrizione mutati, Stemin e YAP5SA, ovvero proteine che intervengono per regolare la trascrizione del DNA ad opera dell’RNA-Polimerasi II.

Più precisamente, l'mRNA crea un "modello" di sequenze di DNA che il corpo utilizza per costruire le proteine che formano e regolano le nostre cellule. Modificando l'mRNA, gli scienziati possono fornire istruzioni diverse per diversi processi biologici. In questo caso, le istruzioni modificate promuovono la replicazione delle cellule del muscolo cardiaco (cardiomiociti) tramite i due fattori di trascrizione mutati, Stemin e YAP5SA.

Troppo sale causa infarto e ictus? 

I cardiomiociti vengono ricondotti allo stato di cellule staminali

Quello che hanno cercato di fare i ricercatori è de-differenziare i cardiomiociti, cioè far sì che queste cellule specializzate (con pochissima capacità di rigenerarsi) vengano ricondotte allo stato di cellule staminali (cellule non specializzate capaci di trasformarsi in vari altri tipi di cellule specializzate dall'organismo) in modo che possano rigenerarsi e proliferare.

Mentre il fattore di trascrizione Stemin attiva proprietà simili alle cellule staminali dai cardiomiociti, il fattore di trascrizione YAP5SA agisce promuovendo la crescita degli organi che fa sì che i cardimiociti si replichino ancora di più. “Nessuno era stato in grado di farlo fino ad ora, e pensiamo che potrebbe diventare un possibile trattamento per gli esseri umani", ha affermato Robert Schwartz, che ha guidato lo studio.

L'mRNA sintetico rigenera e replica le cellule del muscolo cardiaco

Dopo le iniezioni effettuate nei cuori dei topo, gli scienziati hanno visto che i cardiomiociti (cellule del muscolo cardiaco) si replicavano di almeno 15 volte in un solo giorno, mentre nel mese successivo i cuori risultavano riparati e con una funzione di pompaggio cardiaca quasi normale con poche cicatrici. L’esperimento, avvenuto sia su piastre di coltura tissutale che su topi vivi, è stato descritto come un "punto di svolta" dal team.

Altri vantaggi della tecnologia a mRNA

Secondo Xiao, biologo dell'Università di Houston, un ulteriore vantaggio dell'utilizzo di mRNA sintetico è che scompare in pochi giorni rispetto al vettore virale non replicante. Le terapie geniche (strategie terapeutiche che hanno l'obiettivo di trattare le malattie causate da geni difettosi) somministrate alle cellule dai vettori virali sollevano, infatti, diversi problemi di biosicurezza come il rischio di provocare l'attivazione di geni che innescano il cancro o la modifica di altri geni. La consegna basata su mRNA, al contrario, non porta con sè questi problemi, agisce rapidamente e scompare in pochi giorni.

Prospettive future

"Questo è un enorme studio sulla rigenerazione del cuore, soprattutto perchè nasce dall'intelligente intuizione idi utilizzare l'mRNA per fornire all'organismo i fattori Stemin e YAP5SA”, ha affermato Xiao. Ma resta ancora da vedere se tale approccio può essere tradotto con successo anche negli esseri umani, "per questo - ha concluso Xiao - saranno necessari altri anni di ricerca per trasformarlo in un trattamento funzionante, ma siamo molto fiduciosi".  

Immagine tratta dallo studio pubblicato sul Journal of Cardiovascular Aging.

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