Immagine: le condizioni di coltura cellulare a basso ossigeno in combinazione con organoidi cardiaci umani ricreano le caratteristiche a livello di tessuto di un cuore post-infarto. Credit: Dr. Dylan Richards, del MUSC Clemson Bioengineering Program.
Negli Stati Uniti, una persona ha un attacco di cuore ogni 40 secondi. Ad oggi, i ricercatori non avevano ancora un modello che potesse imitare completamente ciò che accade nel cuore umano dopo un attacco di cuore.
Un team di ricercatori della Medical University of South Carolina (MUSC) e della Clemson University hanno recentemente riferito in un articolo pubblicato su Nature Biomedical Engineering di aver sviluppato organoidi cardiaci umani di diametro inferiore a 1 millimetro che assomigliano molto alle condizioni fisiologiche che si verificano durante un cuore attacco.
Il team era guidato dal bioingegnere Ying Mei, Ph.D., della MUSC e della Clemson University. L’autore principale dell’articolo è Dylan Richards, anche lui della MUSC. “Siamo stati sostanzialmente in grado di prendere quella natura complessa 3D di un attacco di cuore e poi ridimensionarla in un modello di microtessuto”, ha detto Richards. Gli organoidi sono tessuti pluricellulari tridimensionali di diametro inferiore a 1 millimetro. Questi organoidi, o microtessuti, funzionano come le loro controparti a grandezza naturale. In questo caso, gli organoidi del cuore in realtà battono e si contraggono come fa il cuore umano. Questo modello utilizza cellule staminali pluripotenti indotte, quasi come le “cellule madri”, che si dividono e maturano in diversi tipi di cellule cardiache che interagiscono e si auto-assemblano per formare l’organoide.
Tradizionalmente, i biologi usano le cellule in una piastra di Laboratorio o modelli animali, come topi o ratti, per modellare le malattie studiate. Questi metodi hanno i loro svantaggi che il modello organoide supera. Le cellule coltivate in una piastra di Laboratorio sono ottime per l’apprendimento dei processi a livello cellulare, ma è molto innaturale che crescano in due dimensioni su una superficie piana.
Vedi anche: Cerotto cardiaco artificiale pronto all’uso ripara i danni da infarto in ratti e maiali
I modelli animali sono molto utili nel compiere i passi successivi verso la ricapitolazione di ciò che accade nel corpo umano, ma gli organoidi, in particolare quelli per il cuore, sono i più vicini a ricreare ciò che accade nell’uomo. “I cuori di ratti e topi battono da 5 a 10 volte più velocemente di quelli degli umani”, ha spiegato Richards. “Il modo in cui questi meccanismi funzionano fisicamente, l’elettrofisiologia e l’azione di pompaggio, è semplicemente diverso. Al contrario, l’organoide cardiaco ricrea una versione umana del cuore e ricorda da vicino la disfunzione tissutale che si verifica dopo la carenza di ossigeno causata da un infarto. Poiché è molto difficile ottenere un campione immediatamente dopo che si è verificato un infarto, la maggior parte di ciò che sappiamo degli infarti deriva da osservazioni fatte molto tempo dopo la carenza iniziale di ossigeno. Il modello organoide riempie questo vuoto, consentendo la visualizzazione immediatamente dopo la deprivazione di ossigeno. “Questo può aiutarci a capire meglio come le cellule rispondono a breve termine e, a sua volta, come ciò fa posto a danni a lungo termine”, ha affermato Richards sul modello organoide. Questo modello consente inoltre ai ricercatori di verificare se i farmaci per il cuore migliorano i risultati degli attacchi di cuore. “Potrebbe aiutarci a determinare se un farmaco è efficace nel prevenire alcuni di questi danni o prevenire una risposta dannosa alla carenza di ossigeno”, ha spiegato Richards. Il modello potrebbe anche fornire un modo per verificare se un farmaco che è sicuro in un cuore sano è anche sicuro in uno malato. Tali informazioni potrebbero guidare i medici a prescrivere farmaci in modo più appropriato nei pazienti che presentano condizioni cardiache preesistenti al momento dell’attacco cardiaco.
