A partire dalla ricostruzione del tessuto cardiaco
Non molto tempo fa l’idea di prendere, ad esempio, una cellula della pelle e trasformarla in una cellula muscolare era impensabile. Circa 10 anni fa, tuttavia, una ricerca rivoluzionaria ha dimostrato che è effettivamente possibile riprogrammare cellule adulte differenziate in altri tipi pienamente in grado di svolgere nuove funzioni.
La riprogrammazione cellulare è uno degli interessi principali del laboratorio del Dr. Todd Rosengart , presidente e professore del Dipartimento di Chirurgia di Michael E. DeBakey presso il Baylor College of Medicine, la cui ricerca si concentra sulla ricerca di approcci terapeutici innovativi per l’insufficienza cardiaca.
“L’insufficienza cardiaca rimane la principale causa di morte per malattie cardiache”, ha affermato Rosengart, DeBakey-Bard Chair in Surgery e professore di biologia molecolare e cellulare al Baylor. “Ci si può aspettare che circa 5 milioni di americani sviluppino insufficienza cardiaca congestizia avanzata e il trapianto di cuore o l’impianto di supporto circolatorio meccanico attualmente sono le uniche opzioni per i pazienti con cardiopatia allo stadio terminale. Tuttavia, queste opzioni sono limitate. Dobbiamo migliorare come trattare questa condizione devastante”.
SOSTIENI LA RICERCA PER LA CURA DEL DIABETE DONA ORA!
Dopo un attacco di cuore, le parti del muscolo cardiaco che muoiono non si rigenerano in nuovo tessuto cardiaco; vengono invece sostituite da una cicatrice che non aiuta il cuore a battere. “L’idea alla base della riprogrammazione cellulare è quella di allenare il cuore a guarire se stesso inducendo il tessuto cicatriziale, che è costituito principalmente da fibroblasti, a trasformarsi in muscolo cardiaco funzionale”, ha affermato Rosengart, professore di malattie cardiache e vascolari presso il Texas Heart Institute .
I ricercatori sono riusciti a riprogrammare i fibroblasti di piccoli animali per trasformarli in muscolo cardiaco, con notevoli miglioramenti della funzione cardiaca. La sfida è stata quella di applicare questa tecnologia alle cellule umane: i fibroblasti umani sono più resistenti alla riprogrammazione. In questo studio, Rosengart ei suoi colleghi hanno esplorato una nuova strategia per migliorare l’efficienza di riprogrammazione dei fibroblasti umani.
“Mentre i fibroblasti umani resistono alla riprogrammazione, le cellule endoteliali, quelle che rivestono i vasi sanguigni, sono note per essere più flessibili – hanno la capacità di transdifferenziarsi naturalmente o trasformarsi in altre cellule”, ha affermato il co-primo autore Dr. Megumi Mathison , associato professore di chirurgia al Baylor. “Questo ci ha dato l’idea di utilizzare questa plasticità delle cellule endoteliali per migliorare l’efficienza di riprogrammazione”.
SOSTIENI LA RICERCA PER LA CURA DEL DIABETE DONA ORA!
L’idea dei ricercatori era di indurre prima i fibroblasti a passare a uno stato simile alle cellule endoteliali e poi trattare queste cellule con il loro cocktail di riprogrammazione che le indirizza a trasformarsi in cardiomiociti. L’aspettativa era che la transizione in cellule simili alle cellule endoteliali, un tipo di cellula più aperto alla riprogrammazione rispetto ai fibroblasti, avrebbe facilitato il cambiamento desiderato nel muscolo cardiaco.
“Siamo stati lieti di vedere che il nostro approccio ha migliorato significativamente l’efficienza di riprogrammazione sia nei fibroblasti umani che in quelli di ratto”, ha affermato Mathison. “In precedenza, l’induzione diretta dei cardiomiociti dai fibroblasti era efficiente solo al 3%. Con il nostro nuovo approccio, l’efficienza è aumentata di 5 volte. Ci sono volute circa due o tre settimane prima che i fibroblasti si trasformassero in cardiomiociti in laboratorio. È stato emozionante vedere le cellule riprogrammate contrarsi in sincronia con i cardiomiociti circostanti”.
I risultati sperimentali dei ricercatori con il modello di ratto mostrano che la loro nuova strategia può convertire il tessuto cicatriziale di grandi dimensioni in muscoli che lavorano, supportando la continuazione delle loro indagini per portare questa procedura in clinica.
“Sebbene siano necessarie ulteriori ricerche, prevediamo che questo nuovo approccio possa diventare parte della prossima generazione di terapie biologiche”, ha affermato Rosengart. “In uno scenario futuro, i pazienti con insufficienza cardiaca congestizia verrebbero al laboratorio di cateterizzazione, comunemente indicato come laboratorio di cateterizzazione, in un ospedale. Il laboratorio di emodinamica dispone di apparecchiature di diagnostica per immagini che aiutano i chirurghi a visualizzare le camere del cuore e i vasi sanguigni circostanti mentre eseguono le procedure. Coadiuvato da questa apparecchiatura, il chirurgo inietterebbe direttamente nel cuore i fattori che promuovono il passaggio dai fibroblasti alle cellule endoteliali e quindi ai cardiomiociti. I follow-up monitorerebbero lo stato di avanzamento della procedura”.
SOSTIENI LA RICERCA PER LA CURA DEL DIABETE DONA ORA!
Questo lavoro si lega fortemente al ruolo di primo piano che il Baylor College of Medicine ha svolto nella storia del cuore artificiale e dei trapianti di cuore introdotti dal Dr. Michael E. DeBakey e dal Dr. Denton A. Cooley negli anni ’50 e ’60.
“Anni fa, il dottor Cooley mi disse, riguardo alle prossime procedure necessarie per aiutare le persone con insufficienza cardiaca, ‘Todd, devi fare qualcosa di drammatico.’ Per me, reprograming cella è un 21 ° secolo risposta a questa richiesta “, ha detto Rosengart.
Trovate tutti i dettagli di questo lavoro sulla rivista Scientific Reports .
Altri contributori a questo lavoro includono Deepthi Sanagasetti, Vivek P. Singh, Aarthi Pugazenthi, Jaya Pratap Pinnamaneni, Christopher T. Ryan e Jianchang Yang, tutti al Baylor College of Medicine.
Questo studio è stato finanziato dal National Heart, Lung and Blood Institute (R01HL121294-01A1, R01HL 152280, 5T32HL139430), dal Baylor College of Medicine Cytometry and Cell Sorting Core (National Institutes of Health concede P30AI036211, P30CA125123, S10RR024574; the National Institute of L’allergia e le malattie infettive concedono AI036211) e il Baylor College of Medicine Integral Microscopy Core (NIH DK56338, CPRIT RP150578 e RP170719).
