Nuovo cerotto con cellule staminali per guarire i cuori danneggiati

I ricercatori della Mayo Clinic hanno sviluppato un metodo pionieristico per riparare i cuori danneggiati senza chirurgia a cuore aperto, un progresso che un giorno potrebbe trasformare il trattamento dell’insufficienza cardiaca.

I ricercatori della Mayo Clinic hanno sviluppato un metodo pionieristico per riparare i cuori danneggiati senza chirurgia a cuore aperto, un progresso che un giorno potrebbe trasformare il trattamento dell’insufficienza cardiaca.

Il nuovo approccio utilizza tessuto cardiaco coltivato in laboratorio ottenuto da cellule staminali adulte riprogrammate, consegnate attraverso una piccola incisione piuttosto che una cavità toracica aperta chirurgicamente.

Nei test preclinici, il cerotto con cellule staminali ha ripristinato la funzione cardiaca e migliorato la guarigione.

“Per i pazienti con grave insufficienza cardiaca, ci sono pochissime opzioni oltre alle pompe meccaniche o ai trapianti. Speriamo che questo approccio offra un nuovo modo per riparare i propri cuori”, afferma Wuqiang Zhu, autore senior dello studio pubblicato su Acta Biomaterialia e ricercatore cardiovascolare presso la Mayo Clinic in Arizona.

Invertire l’irreversibile

Gli attacchi cardiaci rimangono una delle principali cause di morte in tutto il mondo.

Quando il flusso sanguigno al cuore è bloccato, le cellule affamate di ossigeno muoiono e vengono sostituite da tessuto cicatriziale che non può contrarsi o condurre segnali elettrici, indebolendo la capacità del cuore di pompare il sangue.

“Il cuore umano adulto non si rigenera una volta che quelle cellule vengono perse”, spiega il dottor Zhu.

“Ecco perché l’insufficienza cardiaca, in particolare l’insufficienza cardiaca cronica dovuta alla perdita del muscolo cardiaco funzionale, è spesso difficile da trattare; Il muscolo semplicemente non può ripararsi da solo”.

Per anni, gli scienziati hanno lavorato su modi per sostituire i tessuti danneggiati con cellule cardiache sane derivate da cellule staminali.

I primi sforzi si sono dimostrati promettenti, ma la maggior parte ha richiesto un intervento chirurgico a cuore aperto, una procedura troppo rischiosa per molti pazienti già alle prese con una grave insufficienza cardiaca.

Gli scienziati hanno a lungo sperato che le cellule staminali potessero fornire un modo per ricostruire ciò che il corpo non può ricostruire. Riprogrammando le normali cellule adulte come le cellule della pelle o del sangue in cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC), i ricercatori possono convincerle a diventare cellule cardiache sostitutive.

Ma la somministrazione sicura ed efficace di tessuti cardiaci ingegnerizzati realizzati con queste cellule è rimasta una sfida importante.

L’innovazione al centro

In collaborazione con gli ingegneri dell’University of Nebraska Medical Center, i ricercatori della Mayo hanno sviluppato un cerotto flessibile e sottile come la carta fatto di nano e microfibre rivestite di gelatina.

Questa impalcatura ibrida supporta una miscela di cellule del muscolo cardiaco umano, cellule dei vasi sanguigni e fibroblasti, cellule che formano la struttura del tessuto, per creare un pezzo di tessuto cardiaco vivente e pulsante.

Prima del trapianto, il tessuto viene infuso con fattori bioattivi come il fattore di crescita dei fibroblasti 1 e CHIR99021 che incoraggiano la crescita di nuovi vasi sanguigni e aiutano le cellule a sopravvivere una volta che sono in posizione.

“La bellezza di questo design”, afferma il dottor Zhu, “è che può essere piegato come un pezzo di carta, caricato in un tubo sottile e consegnato esattamente dove è necessario attraverso una piccola incisione nel torace. Una volta in posizione, si dispiega e aderisce naturalmente alla superficie del cuore”.

Invece di utilizzare punti di sutura, il team ha utilizzato un adesivo chirurgico biocompatibile che mantiene il cerotto in posizione riducendo al minimo ulteriori traumi al tessuto circostante.

I test in modelli preclinici hanno dimostrato che il metodo minimamente invasivo ha migliorato la funzione cardiaca, ridotto le cicatrici, migliorato la crescita vascolare e diminuito l’infiammazione rispetto agli approcci convenzionali.

“I nostri risultati mostrano che questi tessuti ingegnerizzati non solo sopravvivono, ma in realtà aiutano il cuore a guarire se stesso”, afferma il dottor Zhu. “Questo è l’obiettivo finale: sostituire ciò che è andato perduto e ripristinare la funzione”.

Un passo verso la rigenerazione

La ricerca è strettamente allineata con la Genesis Initiative della Mayo Clinic, che mira ad accelerare le scoperte che ripristinano o rigenerano organi e tessuti umani.

“Genesis riguarda la sperimentazione di nuovi modi per riparare e ricostruire il corpo umano”, afferma il dottor Zhu. “Quello che stiamo facendo qui è esattamente questo: usare la scienza rigenerativa e la somministrazione minimamente invasiva per dare al cuore la possibilità di riprendersi”.

Attualmente, ogni anno negli Stati Uniti vengono eseguiti più di 4.000 trapianti di cuore, mentre migliaia di pazienti muoiono in attesa di un organo da donatore. Il dottor Zhu spera che questa tecnologia possa eventualmente offrire un’altra opzione.

“La nostra visione”, dice, “è che un giorno i pazienti possano ricevere tessuto cardiaco ingegnerizzato fatto dalle loro stesse cellule riprogrammate, consegnato attraverso una procedura minimamente invasiva: nessun organo donatore, nessun lungo recupero, solo un cuore riparato”.

Passaggi successivi

Il team della Mayo Clinic prevede di far avanzare questo lavoro attraverso test preclinici su larga scala per garantire la sicurezza e l’efficacia della terapia prima di passare agli studi clinici sull’uomo, un processo che il dottor Zhu stima potrebbe richiedere cinque anni o più.

“L’insufficienza cardiaca rimane una condizione devastante”, dice. “Se riuscissimo a rendere il trattamento con cellule staminali accessibile a un maggior numero di pazienti, in particolare a quelli troppo fragili per la chirurgia a cuore aperto, potremmo salvare vite umane”.

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