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Ingegneria tissutale e terapie cellulari per la riparazione cardiaca: a che punto siamo?

Un nuovo Position Paper del Working Group ESC Cellular Biology of the Heart

25 Febbraio Feb 2019 0000 3 months ago
  • Maurizio Pesce, Elena Tremoli

La rigenerazione cardiaca mira a ricostituire la massa contrattile del cuore e impedire che quest’ultimo vada incontro a un processo di deterioramento funzionale, ovvero a scompenso cardiaco, una patologia legata all’invecchiamento la cui incidenza è destinata ad aumentare nel futuro.

Questo affascinante campo di ricerca, tuttavia, ha dato fin qui risultati contraddittori. Al momento, la traslazione alla clinica sembra più complicata di quanto si auspicava quando si è cominciato ad utilizzare cellule staminali o progenitrici per ricostruire il miocardio.

I principali ostacoli sono stati:

  • il basso grado di attecchimento e il tasso di sopravvivenza delle cellule trapiantate nel microambiente del tessuto ospite;
  • la mancanza di un numero sufficiente di cellule endogene con capacità rigenerative.

Che cosa fare per aggirare quello che al momento sembra un ostacolo difficile da superare? L’ingegnerizzazione tissutale potrebbe rappresentare una risposta.

Riuscendo infatti a combinare cellule con materiali biocompatibili è possibile ricostruire l’organizzazione tridimensionale del tessuto, e quindi fornire alle cellule gli opportuni stimoli spaziali necessari per istruire un processo rigenerativo più completo.

Un recente Position Paper del Working Group dell’ESC, – di cui fa parte il Dr. Maurizio Pesce, Responsabile dell’Unità di ricerca di Ingegneria tissutale del Monzino – ha cercato di fornire a ricercatori di base e clinici indicazioni generali per ottimizzare il processo di ingegnerizzazione tissutale cardiaca.


Il Posizion Paper ESC su ingegneria tissutale e terapie cellulari

Guarda il video di:

Maurizio Pesce, Responsabile Unità Ingegneria tissutale del Monzino


Ottimizzare il processo di ingegnerizzazione tissutale cardiaca è, però, più facile a dirsi che a farsi, ovviamente.

Il cuore, infatti, è un organo che si contrae e si rilascia in continuazione, nel quale struttura e funzione meccanica sono strettamente interconnesse. Dunque, il tentativo di ricostituire il tessuto miocardiaco deve fare i conti non soltanto con la biologia di base delle cellule che andranno a comporre quel tessuto, ma anche con diversi parametri biofisici e biomeccanici, quali la trasduzione di impulsi elettrici (ciò che serve al tessuto ricostituito per non generare aritmie) e il contesto meccanico delle cellule stesse, che non dovrà promuovere fibrosi. In altre parole, non basta rigenerare cellule contrattili, ma occorre anche studiare metodi per massimizzare l’integrazione delle cellule nel tessuto recipiente.

Da questo punto di vista, L’Unità di Ricerca di Ingegneria tissutale del Monzino, diretto da Maurizio Pesce, è impegnato su due fronti:

  • mettere a punto combinazioni di cellule e materiali, utilizzando nuove tecnologie (per esempio una bio-printer che il laboratorio ha acquisito circa un anno fa) per studiare le interazioni tra le cellule miocardiache e strutture tridimensionali (scaffolds) con proprietà meccaniche definite per ottimizzare il delivery di cellule terapeutiche all’interno del miocardio;
  • realizzare un sistema di coltura 3D (organoid disease modelling) che permetta di studiare la ‘meccano-sensazione’ delle cellule fibroblastiche cardiache allo scopo di limitarne la proliferazione nel miocardio soggetto a ageing, uno dei fattori di rischio non-modificabili più importanti nello scompenso cardiaco.

La ricerca dell'Unità di Ingegneria tissutale del Monzino

Guarda il video di:

Maurizio Pesce


Riferimenti
1. Madonna R, Van Laake LW, Pesce M et al. ESC Working Group on Cellular Biology of the Heart: Tissue Engineering and Cell Based Therapies for Cardiac Repair in Ischemic Heart Disease and Heart Failure. Cardiovasc Res. 2019 Jan 17. doi: 10.1093/cvr/cvz010. [Epub ahead of print]