Le nanoparticelle sostituiranno il trapianto di cuore

Una terapia rigenerativa recapitata nelle cellule malate attraverso le nanoparticelle per evitare i trapianti di cuore: la sfida che ha fruttato alla giovane ricercatrice Valeria Chiono, docente associato di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale del Politecnico di Torino, un ERC Consolidator Grant del valore di 2 milioni di euro.

La ricercatrice sarà impegnata per i prossimi cinque anni, dal 2018 al 2023, insieme a ricercatori dell’Istituto Clinico Humanitas di Milano, dell’INRIM di Torino e dell’Università Federico II di Napoli.

“L’ambito della ricerca è quello della medicina rigenerativa di tessuti patologici. Il tessuto cardiaco infartuato è soggetto a una progressiva perdita di funzionalità. Attualmente, i pazienti affetti da scompenso cardiaco grave possono essere curati solo attraverso un trapianto di cuore, mentre sono allo studio esistono terapie rigenerative, come la terapia cellulare che consiste nell’iniezione di cellule nella regione infartuata e l’impianto di supporti polimerici porosi popolati da cellule o in grado di reclutare e stimolare le cellule del paziente” – ha spiegato la Chiono

Il cuore ha una scarsa capacità rigenerativa

I risultati sono al momento limitati, poiché il cuore ha una scarsa capacità rigenerativa rispetto ad altri tessuti. Per questo si tentano nuove strade, come la “riprogrammazione cellulare diretta”, una strategia che consiste nella conversione diretta dei fibroblasti cardiaci, le cellule che popolano la cicatrice fibrotica post-infarto, in cardiomiociti sani, le cellule responsabili della contrazione cardiaca.

“Non utilizzeremo vettori virali per modulare l’espressione genica, ma nanoparticelle polimeriche in grado di penetrare nelle cellule e di rilasciare gli agenti di riprogrammazione. Si tratta di un approccio più sicuro e mirato e probabilmente, in prospettiva, anche più economico e fruibile rispetto ai vettori virali” – aggiunge Chiono.

Chi è Valeria Chiono?

Professoressa associata presso il DIMEAS – Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale del Politecnico di Torino. Si è formata all’Università di Pisa laureandosi in Ingegneria chimica con un PhD in Ingegneria Chimica e dei Materiali. Collabora con numerose università, tra cui il MIT negli Stati Uniti e l’Università di Cambridge in Gran Bretagna, nell’ambito di progetti di ricerca supportati dall’Unione Europea e da altri enti. È autrice di 88 pubblicazioni scientifiche (H-index: 23; numero di citazioni: 1957 – Fonte Scopus) e co-autrice di 4 brevetti. La sua attività di ricerca riguarda i biomateriali “bioartificiali”, con particolare attenzione alla rigenerazione dei tessuti nervosi e cardiaci.

Infusione di nanoparticelle

Le nanoparticelle saranno incapsulandole all’interno di un gel, in modo che siano direttamente iniettate in situ nel cuore infartuato: “Utilizzeremo un gel iniettabile, arricchito con altri fattori che favoriscono la riprogrammazione cellulare, dato che come abbiamo detto il cuore ha più difficoltà a rigenerarsi rispetto ad altri organi. Si tratterà di un gel ‘biomimetico’, cioè che mima la matrice extracellulare cardiaca umana. Quindi il gel non rappresenterà solo un veicolo per il rilascio degli agenti terapeutici ma anche uno strumento per rafforzare la riprogrammazione” – spiega la ricercatrice.

Non sono state ancora eseguite sperimentazioni cliniche sull’uomo anche se negli Stati Uniti, dove nel 2010 sono partiti i primi studi su questo genere di metodologia, sono stati condotti vari studi sia in vitro su fibroblasti umani e murini sia in vivo su modello animale. Tuttavia, si tratta di studi che usano principalmente vettori virali e modelli in vitro 2D scarsamente predittivi: “Noi saremo i primi a testare l’ipotesi di una riprogrammazione indotta non solo dagli agenti terapeutici peraltro somministrati attraverso le più sicure nanoparticelle polimeriche ma anche dal microambiente di riprogrammazione, il gel biomimetico, appunto. La sperimentazione preclinica verrà effettuata per la prima volta su un modello in vitro tridimensionale 3D di tessuto infartuato umano. Per questo il nostro progetto è in assoluto una novità” – chiarisce Chiono.

Cinque anni per raggiungere l’obiettivo

La prima fase della ricerca sarà la messa a punto delle nanoparticelle polimeriche da usare come vettori per la riprogrammazione cellulare. Verrà sviluppato poi il gel iniettabile e, in parallelo, verrò messo a punto un modello in vitro di tessuto fibrotico umano per una sperimentazione preclinica più efficace. Nelle fasi finali del progetto sarà utilizzato invece un modello in vivo per studi preliminari nella prospettiva di una futura applicazione clinica.

Per approfondire:

[1] “Biomaterials of natural origin in regenerative medicine” – Politecnico di Torino
[2]“Le nanoparticelle salva cuore meritano un ERC“ di Cristina Da Rold, “Scienza in Rete”
[3] “Il cuore si può rigenerare dopo un infarto?” – NotiziePiemonte.it