Gli scienziati hanno progettato un “cuore su chip” (HOC) tridimensionale che imita il tessuto cardiaco umano con una precisione senza precedenti, rivoluzionando potenzialmente il modo in cui vengono testati i farmaci cardiovascolari e come vengono trattate le malattie cardiache. Le malattie cardiovascolari sono la prima causa di morte in tutto il mondo e questa tecnologia affronta un collo di bottiglia critico: la difficoltà di testare in modo sicuro i farmaci e comprendere le risposte cardiache senza mettere a rischio vite umane.
Il problema con gli attuali metodi di test
Tradizionalmente, per valutare il modo in cui un farmaco o una malattia influiscono sul cuore sono necessari modelli animali (che non sempre si adattano bene agli esseri umani) o studi clinici con pazienti reali. Questo nuovo HOC offre una via di mezzo: un tessuto cardiaco funzionale e pulsante, progettato in laboratorio e in grado di rispondere in modo prevedibile ai farmaci. L’innovazione chiave è la sua capacità di monitorare l’attività sia a livello tissutale che cellulare in tempo reale.
I precedenti HOC non disponevano di questo rilevamento ad alta risoluzione, il che significa che non potevano rilevare in modo affidabile cambiamenti sottili nelle singole cellule cardiache – un fattore cruciale, poiché molte malattie cardiache iniziano con una disfunzione a livello microscopico.
Come funziona il “cuore su chip”.
Il gruppo di ricerca di istituzioni canadesi ha creato l’HOC utilizzando cellule del muscolo cardiaco e del tessuto connettivo raccolte dai ratti. Queste cellule sono state incorporate in una matrice di gel che promuove la crescita e seminate su chip di silicio flessibili. Il sistema incorpora due tipi di sensori:
- Sensori su macroscala: i pilastri elastici si deformano a ogni battito cardiaco, misurando la forza contrattile complessiva.
- Sensori su microscala: Minuscole goccioline di idrogel (50 micrometri di dimensione) catturano gli stress meccanici locali a livello cellulare.
Questa piattaforma a doppio rilevamento consente agli scienziati di vedere come le forze generate dalle cellule influenzano il comportamento dei tessuti, inclusa la crescita, la guarigione e persino la progressione del cancro. Il team ha dimostrato con successo la funzionalità dell’HOC trattandolo con norepinefrina (per aumentare l’attività cardiaca) e blebbistatina (per diminuirla), che hanno prodotto entrambe le risposte previste.
Perché è importante: medicina di precisione per le malattie cardiache
Questa svolta ha implicazioni immediate per lo sviluppo di farmaci. L’HOC può ora essere utilizzato per selezionare i composti prima della sperimentazione umana, accelerando il processo e riducendo i rischi. Ancora più importante, apre le porte alla medicina personalizzata : la capacità di testare le cellule di un paziente rispetto a vari trattamenti per identificare l’opzione più efficace prima di prescrivere farmaci.
“Questa svolta ci avvicina ancora di più alla vera salute di precisione”, afferma Houman Savoji, uno dei ricercatori principali. “Dandoci la possibilità di identificare il farmaco più efficace per ogni persona prima ancora che il trattamento venga somministrato.”
Direzioni future
Il team prevede di simulare specifici disturbi cardiaci, come la cardiomiopatia dilatativa e le aritmie, utilizzando cellule di pazienti affetti da tali condizioni. Ciò consentirà test più realistici e porterà potenzialmente a terapie mirate. Il “cuore su chip” rappresenta un passo significativo verso un futuro in cui i trattamenti cardiaci sono adattati alle esigenze individuali, migliorando i risultati e riducendo il carico globale delle malattie cardiovascolari.
