Insufficienza cardiaca-immagine: abstract grafico. Crediti: Acta Biomaterialia (2025).
Ricercatori della Mayo Clinic hanno sviluppato un metodo pionieristico per riparare i cuori danneggiati senza ricorrere alla 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, iniettate attraverso una piccola incisione anziché attraverso una cavità toracica aperta chirurgicamente. Nei test preclinici, il patch di cellule staminali ha ripristinato la funzionalità cardiaca e migliorato la guarigione.
“Per i pazienti con grave insufficienza cardiaca, ci sono pochissime opzioni oltre alle pompe meccaniche o ai trapianti. Ci auguriamo che questo approccio offra un nuovo modo per riparare il loro cuore“, afferma Wuqiang Zhu, Ph.D., autore senior dello studio pubblicato su Acta Biomaterialia e ricercatore cardiovascolare presso la Mayo Clinic in Arizona.
Invertire l’irreversibile
Gli attacchi di cuore rimangono una delle principali cause di morte in tutto il mondo. Quando il flusso sanguigno al cuore viene bloccato, le cellule prive di ossigeno muoiono e vengono sostituite da tessuto cicatriziale che non riesce a contrarsi o a trasmettere segnali elettrici, indebolendo la capacità del cuore di pompare sangue.
“Il cuore umano adulto non si rigenera una volta perse queste cellule“, spiega il Dott. Zhu. “Ecco perché l’insufficienza cardiaca, in particolare quella cronica dovuta alla perdita di muscolo cardiaco funzionale, è spesso difficile da trattare; il muscolo semplicemente non riesce a ripararsi da solo”.
Per anni, gli scienziati hanno lavorato su metodi per sostituire i tessuti danneggiati con cellule cardiache sane derivate da cellule staminali. I primi tentativi si sono rivelati 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 sperano da tempo che le cellule staminali possano fornire un modo per ricostruire ciò che il corpo non può ricostruire. Riprogrammando normali cellule adulte, come quelle della pelle o del sangue, in cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC), i ricercatori possono indurle a diventare cellule cardiache sostitutive.
Ma fornire in modo sicuro ed efficace tessuti cardiaci ingegnerizzati ricavati da queste cellule è rimasta una sfida importante.
L’innovazione nel cuore
In collaborazione con gli ingegneri del Centro Medico dell’Università del Nebraska, i ricercatori della Mayo hanno sviluppato un cerotto flessibile e sottile come un foglio di carta, composto da nanofibre e microfibre rivestite di gelatina. Questa impalcatura ibrida supporta una miscela di cellule muscolari cardiache umane, cellule dei vasi sanguigni e fibroblasti – cellule che formano la struttura del tessuto – per creare un frammento di tessuto cardiaco vivo e pulsante.
Prima del trapianto, il tessuto viene infuso con fattori bioattivi come il fattore di crescita dei fibroblasti 1 e CHIR99021, che stimolano la crescita di nuovi vasi sanguigni e aiutano le cellule a sopravvivere una volta inserite.
“La bellezza di questo progetto”, afferma il Dott. Zhu, “sta nel fatto che può essere piegato come un foglio di carta, inserito in un sottile tubo e inserito esattamente dove serve attraverso una piccola incisione nel torace. Una volta posizionato, si dispiega e aderisce naturalmente alla superficie del cuore“.
Invece di usare punti di sutura, il team ha utilizzato un adesivo chirurgico biocompatibile che mantiene la toppa in posizione riducendo al minimo i traumi aggiuntivi ai tessuti circostanti.
I test sui modelli preclinici hanno dimostrato che il metodo minimamente invasivo ha migliorato la funzionalità cardiaca, ridotto le cicatrici, aumentato la crescita vascolare e diminuito l’infiammazione rispetto agli approcci convenzionali.
“I nostri risultati dimostrano che questi tessuti ingegnerizzati non solo sopravvivono, ma aiutano effettivamente il cuore a guarire da solo”, afferma il Dott. Zhu. “Questo è l’obiettivo finale: sostituire ciò che è andato perduto e ripristinare la funzionalità”.
Un passo verso la rigenerazione
La ricerca è strettamente in linea con la Genesis Initiative della Mayo Clinic, che mira ad accelerare le scoperte volte a ripristinare o rigenerare organi e tessuti umani.
“Genesis è un progetto pionieristico che esplora nuovi modi per riparare e ricostruire il corpo umano”, afferma il Dott. Zhu. “Quello che stiamo facendo qui è esattamente questo: utilizzare la scienza rigenerativa e la chirurgia mini-invasiva per dare al cuore la possibilità di guarire”.
Attualmente, negli Stati Uniti vengono eseguiti più di 4.000 trapianti di cuore ogni anno, mentre migliaia di altri pazienti muoiono in attesa di un donatore di organi. Il Dott. Zhu spera che questa tecnologia possa in futuro offrire un’altra opzione.
“La nostra visione“, afferma, “è che un giorno i pazienti possano ricevere tessuto cardiaco ingegnerizzato ricavato dalle loro stesse cellule riprogrammate, tramite una procedura minimamente invasiva: nessun organo donato, nessuna lunga convalescenza, solo un cuore riparato“.
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Prossimi passi
Il team della Mayo Clinic intende portare avanti questo lavoro attraverso test preclinici su larga scala per garantire la sicurezza e l’efficacia della terapia prima di passare alle sperimentazioni cliniche sull’uomo, un processo che il Dott. Zhu stima potrebbe richiedere cinque anni o più.
“L’insufficienza cardiaca rimane una patologia devastante”, afferma. “Se riuscissimo a rendere il trattamento con cellule staminali accessibile a più pazienti, soprattutto a quelli troppo fragili per un intervento chirurgico a cuore aperto, potremmo salvare delle vite“.
Fonte:Acta Biomaterialia