Fare luce sulla guarigione del cuore
Le malattie cardiovascolari (CVD) rimangono la principale causa di mortalità e morbilità a livello globale, con un notevole onere socio-economico. Con l’invecchiamento della popolazione, si prevede un aumento dell’incidenza delle CVD e dell’insufficienza cardiaca (IC), conseguenza ultima di molte CVD. L’IC ha un impatto profondo sulla qualità della vita e richiede il supporto dei prestatori di assistenza. Purtroppo, attualmente non esiste un trattamento farmacologico efficace e non è possibile invertire la progressione della malattia. Pertanto, è urgente un approccio terapeutico trasformativo in grado di ripristinare la funzione cardiaca e il flusso sanguigno sistemico.
Riparazione cardiaca attivata otticamente
Il progetto LION-HEARTED, finanziato dall’UE, intende sviluppare un approccio rivoluzionario per preservare o ripristinare la funzione cardiovascolare, superando i limiti delle attuali tecniche farmaceutiche e di stimolazione elettrica. Al centro di questa innovativa strategia di riparazione cardiovascolare c'è l’optoceutica, una tecnologia innovativa che utilizza stimoli ottici per modulare i processi biologici senza ricorrere alla manipolazione genica. L’optoceutica opera a livello di cellule, tessuti e interi organi e supera le preoccupazioni sulla sicurezza a lungo termine, aprendo nuove strade per le opportunità di traslazione cardiovascolare. LION-HEARTED intende sfruttare la luce per stimolare direttamente il potenziale rigenerativo dei progenitori cardiaci residenti, dei cardiomiociti e delle cellule endoteliali circolanti che si dirigono verso il cuore dopo un insulto ischemico. «Poiché le cellule sono in gran parte trasparenti alla luce visibile, è necessario utilizzare materiali fotoattivi come trasduttori, in grado di convertire l’informazione trasportata dalla luce in modulazione del sistema biologico», spiega Maria Rosa Antognazza, ricercatrice dell’Istituto Italiano di Tecnologia di Milano e coordinatrice del progetto.
L’approccio di LION-HEARTED
La pietra angolare tecnologica di LION-HEARTED si basa su polimeri coniugati biocompatibili, intrinsecamente sensibili alla luce visibile e progettati per modulare otticamente l’attività delle cellule cardiache ed endoteliali. Questo vantaggio distintivo risiede nella capacità della luce di colpire in modo reversibile e selettivo queste specifiche sottopopolazioni cellulari, innescando così le vie biologiche cruciali per la riparazione cardiaca. «L’approccio LION-HEARTED offre una risoluzione spazio-temporale senza precedenti, una minore invasività e una maggiore selettività rispetto ai metodi tradizionali», sottolinea Antognazza. Il progetto va ben oltre l’attuale stato dell’arte e combina per la prima volta la stimolazione ottica e la nanotecnologia nel trattamento delle CVD.
Il viaggio dei progressi tecnologici
LION-HEARTED ha raggiunto importanti traguardi nella sintesi dei materiali, convalidando l’approccio sia in vitro che in vivo utilizzando modelli di topo e di maiale. Attraverso film sottili di materiali fotoattivi, i ricercatori hanno potenziato la angiogenesi con notevole affidabilità ed efficacia. Questi film hanno dimostrato la capacità di controllare otticamente l’attività dei cardiomiociti e di regolare le loro proprietà di battito. Per le applicazioni in vivo, sono stati progettati materiali iniettabili accoppiati a sorgenti luminose controllate senza fili e la loro biocompatibilità è stata confermata. Utilizzati in modelli di malattie suine, hanno dato risultati promettenti. Nel complesso, l’approccio innovativo di LION-HEARTED promette di trasformare i trattamenti cardiovascolari e di avere un impatto positivo sulla vita di milioni di persone affette da IC. Inoltre, la recente crisi sanitaria di COVID-19 ha sottolineato la potenziale importanza terapeutica di LION-HEARTED. Nonostante sia principalmente una malattia respiratoria, la COVID-19 presenta manifestazioni extra-polmonari e i soggetti con comorbidità cardiovascolari preesistenti hanno esiti clinici più sfavorevoli quando vengono infettati dal virus SARS-CoV-2. LION-HEARTED è pronto a rispondere a questa esigenza, con sforzi futuri che si concentrano sull’ingegneria dei materiali e sull’esplorazione di potenziali applicativi più ampi in condizioni clinicamente rilevanti.
Parole chiave
LION-HEARTED, materiali fotoattivi, insufficienza cardiaca, malattie cardiovascolari, optoceutica, cardiomiociti, nanotecnologia, angiogenesi
