Da Basilea un origami per riparare il cuore

Placche di titanio sulle ossa rotte, chip e cavi nelle spine dorsali danneggiate e, adesso, origami all’interno del cuore. La medicina contemporanea è in continua evoluzione e una nuova meraviglia biomedica ispirata ai foglietti piegati della tradizione giapponese ha appena mosso i primi passi nei laboratori di Basilea.

Il risultato è frutto di una corposa collaborazione tra i gruppi di ricerca della professoressa Anna Marsano e quello di Andrea Banfi dell’Università di Basilea, quello di Maurizio Gullo della Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW, equivalente alla SUPSI), e dell’Istituto Svizzero di Nanoscienze (SNI) e l’azienda OMYA International AG. La cordata di ingegneri biomedici e specialisti di nanoscienze ha pubblicato sulla rivista ACS Biomaterials Science and Engineering in marzo i risultati dei primi esperimenti per lo sviluppo di un dispositivo medico volto a trattare i pazienti affetti da infarto del muscolo cardiaco.

Su dei piccoli foglietti di cellulosa sono stati cresciuti alcuni dei vari tipi di tessuti che compongono il cuore e che possono, grazie a una piegatura simile a quella delle fisarmoniche, contrarsi e distendersi come richiede il muscolo cardiaco. In futuro, il dispositivo potrà essere impiantato nei cuori danneggiati da infarti per sostituire le cellule morte, come una vera e propria pezza. Per ora si tratta semplicemente di esperimenti in provetta, ma è proprio da qui che comincia il lungo percorso che porta una pionieristica biotecnologia dall’essere un’idea nella mente di un ricercatore a uno strumento nelle mani dei medici.  

Il progetto mira a sviluppare un trattamento per cuori colpiti da ischemia, un’occlusione parziale o totale dell’arteria che fornisce sangue e ossigeno al cuore e che ne compromette il funzionamento. Se l’arteria è bloccata, i tessuti che compongono il cuore soffrono una carenza di nutrienti e ossigeno fino a danneggiarsi in modo grave e, alle volte, irreversibile. La conseguenza di questo processo, molto comune in Svizzera se si pensa che oggi i problemi cardiaci sono la prima causa di morte del Paese, è che il cuore non è più in grado di pompare in modo efficiente. «Il cuore ha una capacità molto limitata di ripararsi e guarire da solo. Se non trattati correttamente, questi danni possono progredire nel tempo, peggiorando fino a causare un’insufficienza cardiaca - spiega Anna Marsano, professoressa presso il Dipartimento di Biomedicina dell’Università di Basilea, che continua - Il nostro lavoro si concentra sulla generazione di modelli cardiaci in vitro (ovvero usando solo cellule coltivate in laboratorio, ndr) affidabili per studiare i meccanismi del danno e individuare possibili strategie di rigenerazione. L’obiettivo finale è ripristinare la funzione di pompa del cuore».

Generalmente, se una persona subisce un arresto cardiaco e riceve soccorso in modo tempestivo, l’evento non è letale. Il secondo ed eventualmente il terzo infarto, invece, hanno tassi di mortalità molto più elevati. «Questo è il motivo per cui è fondamentale ripristinare la funzione cardiaca: il cuore di un individuo che subisce un arresto cardiaco in alcuni casi continua comunque a pompare, ma se non funziona in modo ottimale possono svilupparsi patologie anche gravi. Ripristinare la funzione cardiaca il più possibile è di fondamentale importanza» commenta Maurizio Gullo, capo di un gruppo di ricerca della Fachhochschule Nordwestschweiz e membro dell’Istituto Svizzero di Nanoscienze. Generalmente vengono attuate delle terapie farmacologiche ed eventualmente degli interventi chirurgici, come l’inserimento di stent (in italiano “divaricatori”) per mantenere aperte le vie coronariche. 

Per ora, i ricercatori sono riusciti a dimostrare che le cellule cresciute sulla cellulosa avvolta da una particolare gelatina possono contrarsi e distendersi come necessita il muscolo cardiaco, detto miocardio. «Qui abbiamo solo uno strato di cellule vascolari e uno di cellule cardiache. Il prossimo passo sarà aggiungere ulteriori strati e rendere la pezza completamente funzionante. Poi si potrebbero fare i primi test su piccoli animali, come i topi, poi su animali più grossi, ad esempio i maiali, e infine fare dei test clinici sui pazienti. Però non è una cosa che accadrà a breve», spiega Antonio Sileo, ricercatore del gruppo guidato da Anna Marsano.

Per soddisfare gli ambiziosi requisiti biotecnologici, la cellulosa è stata minuziosamente piegata con degli stampi di piccolissime dimensioni. «Abbiamo esplorato diversi approcci e abbiamo osservato che il motivo era essenziale per ottenere la contrazione desiderata», commenta Antonio Sileo. La cellulosa è stata prodotta su misura dall’azienda OMYA International AG, ma «non è come la carta che utilizziamo per scrivere, perché non contiene i molti additivi, colle e sbiancanti dei fogli comuni. È pura fibra di cellulosa, in un certo senso è più simile alla carta che si produceva molto tempo fa - chiarisce Maurizio Gullo - Ha due funzioni principali: la prima è sostenere lo strato di cellule e permettergli di contrarsi, la seconda è fornire un supporto strutturale al chirurgo per maneggiare i tessuti durante l’intervento». È difficile prevedere il futuro della ricerca e lo sviluppo delle nuove tecnologie, soprattutto in ambito medico, dove le tempistiche dalla prova di principio all’applicazione possono essere di diversi decenni. Però, lontano dai clamori, le terapie del futuro nascono così, da un esperimento in provetta condotto con successo.