I ricercatori giapponesi stanno testando gli sferoidi cardiaci per la rigenerazione del cuore nelle scimmie

I ricercatori giapponesi stanno testando gli sferoidi cardiaci per la rigenerazione del cuore nelle scimmie

Le terapie cardiache rigenerative comportano il trapianto di cellule muscolari cardiache in aree danneggiate del cuore per ripristinare le funzioni perdute. Tuttavia, il rischio di aritmie cardiache a seguito di questa procedura è elevato. In uno studio recente, ricercatori giapponesi hanno testato un nuovo approccio in cui gli “sferoidi cardiaci” coltivati ​​da cellule staminali umane vengono iniettati direttamente nei ventricoli danneggiati. I risultati estremamente positivi osservati nei modelli dei primati evidenziano il potenziale di questa strategia.

Le malattie cardiovascolari rappresentano ancora una delle cause di morte più comuni a livello mondiale e sono particolarmente diffuse nei paesi industrializzati. Gli infarti del miocardio, comunemente noti come “attacchi di cuore”, sono in aumento e provocano ogni anno un numero significativo di decessi.

Gli attacchi cardiaci in genere uccidono milioni di cellule del muscolo cardiaco, indebolendo il cuore. Poiché i mammiferi non sono in grado di rigenerare da soli le cellule muscolari cardiache, i trapianti di cuore sono attualmente l’unica opzione clinicamente praticabile per i pazienti affetti da (o che potrebbero soffrire di) insufficienza cardiaca. Dato che i trapianti cardiaci completi sono costosi e ottenere donatori è difficile, non sorprende che le terapie alternative siano molto richieste nella comunità medica.

Una strategia promettente che sta diventando sempre più importante è l’uso di cellule staminali pluripotenti indotte umane (HiPSC) per la terapia cardiaca rigenerativa. In poche parole, le HiPSC sono cellule che provengono da cellule mature e possono essere effettivamente “riprogrammate” in un tipo di cellula completamente diverso, come le cellule del muscolo cardiaco (cardiomiociti). Trapiantando o iniettando cardiomiociti derivati ​​da HiPSC in aree danneggiate del cuore, è possibile ripristinare parte della funzionalità perduta. Sfortunatamente, gli studi hanno dimostrato che questo approccio può aumentare il rischio di aritmie cardiache, il che rappresenta un grosso ostacolo per gli studi clinici.

In uno studio recente, un gruppo di ricerca giapponese dell’Università di Shinshu e della Scuola di Medicina dell’Università di Keio ha testato una nuova strategia per la terapia cardiaca rigenerativa iniettando nelle scimmie con infarto miocardico “sferoidi cardiaci” costituiti da HiPSC. Questo studio è stato pubblicato sulla rivista il 26 aprile 2024Trafficoè stato guidato dal professor Yuji Shiba del Dipartimento di Scienze e Medicina Rigenerativa dell’Università di Shinshu.

Il team comprendeva Hideki Kobayashi, il primo autore, e Koichiro Kuwahara del Dipartimento di Medicina Cardiovascolare della Shinshu University School of Medicine, nonché Shugo Tohyama e Keiichi Fukuda del Dipartimento di Cardiologia della Keio University School of Medicine.

Nel loro nuovo approccio, i ricercatori hanno coltivato hiPSC in un mezzo che ha portato alla loro differenziazione in cardiomiociti. Dopo aver estratto e purificato attentamente gli sferoidi cardiaci (raccolte tridimensionali di cellule cardiache) dalle colture, hanno iniettato circa 6 × 107 cellule nei cuori danneggiati dei macachi mangiatori di granchi (Macaca fascicularis). Hanno monitorato le condizioni degli animali per dodici settimane e hanno misurato regolarmente la loro funzione cardiaca. Hanno poi analizzato il cuore delle scimmie a livello dei tessuti per determinare se gli sferoidi cardiaci potessero rigenerare i muscoli cardiaci danneggiati.

Innanzitutto, il team ha verificato la corretta riprogrammazione delle HiPSC in cardiomiociti. Utilizzando misurazioni elettriche a livello cellulare, hanno osservato che le cellule in coltura mostravano modelli di potenziale tipici delle cellule ventricolari. Le cellule hanno risposto come previsto anche a vari farmaci noti. Ancora più importante, hanno scoperto che le cellule esprimevano abbondanti proteine ​​adesive come la connessina 43 e la N-caderina, che favorirebbero la loro integrazione vascolare in un cuore esistente.

Le cellule sono state poi trasportate dall'impianto di produzione dell'Università di Keio all'Università di Shinshu, a 230 km di distanza. Gli sferoidi cardiaci, conservati a 4°C in contenitori standard, sono sopravvissuti senza problemi al viaggio di quattro ore. Ciò significa che non sarebbero necessarie misure criogeniche estreme durante il trasporto delle cellule alle cliniche, rendendo l’approccio proposto più conveniente e più facile da implementare.

Infine, le scimmie hanno ricevuto iniezioni di sferoidi cardiaci o di un placebo direttamente nella camera cardiaca danneggiata. Durante il periodo di osservazione, i ricercatori hanno scoperto che le aritmie si verificavano molto raramente e solo due persone nel gruppo di trattamento hanno manifestato tachicardia transitoria (polso rapido) nelle prime due settimane. Utilizzando l’ecocardiografia e le scansioni della tomografia computerizzata, il team ha confermato che dopo quattro settimane, i cuori delle scimmie trattate avevano una migliore uscita ventricolare sinistra rispetto al gruppo di controllo, indicando una migliore capacità di pompaggio del sangue.

L’analisi istologica alla fine ha rivelato che gli innesti cardiaci erano maturi e adeguatamente attaccati al tessuto preesistente, supportando i risultati di osservazioni precedenti. “Gli sferoidi cardiaci derivati ​​da HiPSC potrebbero potenzialmente fungere da forma ottimale di prodotti cardiomiociti per la rigenerazione cardiaca grazie al loro processo di generazione semplice e alla loro efficacia", osserva il professore assistente Kobayashi. "Riteniamo che i risultati di questa ricerca aiuteranno a risolvere il problema principale dell'aritmia ventricolare che si verifica dopo il trapianto di cellule e ad accelerare significativamente la realizzazione della terapia rigenerativa cardiaca.“, aggiunge ancora.

Sebbene sia stato testato sulle scimmie, vale la pena notare che il protocollo di preparazione degli sferoidi cardiaci utilizzato in questo studio è stato progettato per l'uso clinico negli esseri umani. “I risultati positivi finora ottenuti sono sufficienti per dare il via libera al nostro studio clinico, il cosiddetto studio LAPiS. Stiamo già utilizzando gli stessi sferoidi cardiaci in pazienti con cardiomiopatia ischemica,“ commenta l'Assistente Prof. Kobayashi.

Speriamo tutti in un successo clamoroso dello studio LAPiS, aprendo la strada a opzioni terapeutiche più estese ed efficaci per le persone con problemi cardiaci.

Fonti: