Nowatorskie podejścia do regeneracji tkanek serca
Zawał mięśnia sercowego, nazywany powszechnie atakiem serca, może powodować nieodwracalne zastąpienie funkcjonalnej tkanki jej zwłókniałym odpowiednikiem, który charakteryzuje się nieprawidłowym funkcjonowaniem. Jej występowanie może prowadzić do niewydolności serca, a jedyną dostępną obecnie metodą poprawy stanu pacjenta jest przeszczep serca. „Niewydolność serca jest główną przyczyną zgonów i chorób w uprzemysłowionym świecie”, zauważa Valerie Chiono, koordynatorka projektu BIORECAR(odnośnik otworzy się w nowym oknie) z ramienia Politechniki Turyńskiej(odnośnik otworzy się w nowym oknie) we Włoszech. „Nowa wiedza na temat skutecznych metod leczenia przełoży się na daleko idące skutki społeczne i gospodarcze”.
Możliwość regeneracji mięśnia sercowego
Nowa strategia mająca na celu zmianę komórek znajdujących się w fibroblastach serca w komórki odpowiedzialne za skurcze mięśnia sercowego stanowi nową i interesującą możliwość regeneracji tego narządu. Strategia ta wciąż jest jednak zbyt słabo rozwinięta i nieefektywna, by było możliwe zastosowanie jej w warunkach klinicznych. Zespół projektu BIORECAR, który otrzymał wsparcie ze środków Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (ERBN), starał się pokonać istniejące ograniczenia tej strategii poprzez nowatorskie podejście multidyscyplinarne. Zespół połączył nanomedycynę, biomateriały i inżynierię tkankową w celu opracowania bezpiecznej i skutecznej metody przeprogramowania komórek za pomocą cząsteczek RNA. „Zaprojektowaliśmy hybrydowe nanocząsteczki polimerowo-lipidowe, które pozwalają na dotarcie do ludzkich fibroblastów w sercu i ich transformację w kardiomiocyty”, wyjaśnia Chiono. „Zaprojektowaliśmy również minimalnie inwazyjny hydrożel, który pozwala na uwalnianie nanocząstek, podawany pacjentom w drodze iniekcji”. Do testowania i weryfikacji podejścia opracowanego w ramach projektu BIORECAR badacze wykorzystali modele in vitro zwłókniałych ludzkich tkanek serca, zgodnie z zasadą 3R stosowaną w przypadku doświadczeń przeprowadzanych z udziałem zwierząt - ograniczania, zastąpienia i dopracowania (ang. Reduction, Replacement, Refinement). Kolejnym krokiem była weryfikacja przedkliniczna z wykorzystaniem modeli mysich.
Nowatorskie hybrydowe nanocząstki i hydrożele
Badaczom udało się osiągnąć szereg znaczących kamieni milowych, w tym zaprojektowanie i opatentowanie nowych hybrydowych nanocząstek do leczenia przy pomocy RNA. „Nasz zespół został wybrany do programu I-Tech Innovation Acceleration(odnośnik otworzy się w nowym oknie), dzięki któremu powstał start-up PoliRNA”, wyjaśnia Chiono. „Spółka PoliRNA trafiła następnie do półfinału konkursu EIT Health Catapult 2024-25(odnośnik otworzy się w nowym oknie)”. Kolejnym osiągnięciem było zaprojektowanie wstrzykiwanego hydrożelu umożliwiającego kontrolowane dostarczanie nanoleków. Badacze przygotowali także nowe wnioski projektowe obejmujące wykorzystanie takich hydrożeli do regeneracji mięśnia sercowego i mięśni szkieletowych, a także wspomagania gojenia przewlekłych ran. „Trzecim ważnym osiągnięciem było zaprojektowanie biologiczno-syntetycznych rusztowań do modelowania in vitro zwłókniałych tkanek ludzkiego serca”, dodaje Chiono. „To z kolei przełożyło się na realizację nowych projektów, w tym finansowanego przez ERBN projektu EMPATIC”.
Zastosowania RNA w medycynie regeneracyjnej
Sfunkcjonalizowane hybrydowe nanocząstki rozwiązują wiele problemów typowych dla innych metod uwalniania RNA, takich jak ograniczona stabilność, niekontrolowane uwalnianie miRNA i możliwość wywołania odpowiedzi immunologicznej. Praca zespołu może zatem utorować drogę do nowych zastosowań RNA w medycynie regeneracyjnej. „Wstrzykiwany hydrożel stanowi kolejny przełom - udało się wykazać, że charakteryzuje się biodegradowalnością, biokompatybilnością, skutecznie dostarcza nanocząstki i wspiera komórki”, mówi Chiono. „Modele in vitro zwłókniałych tkanek ludzkiego serca zostały zweryfikowane pod kątem testowania nowych potencjalnych zaawansowanych leków zgodnie z zasadą 3R”. Kolejne działania w ramach prac obejmują kompleksową weryfikację przedkliniczną w modelach in vitro i in vivo zwłóknienia mięśnia sercowego, realizowaną w ramach nowych projektów. Chiono oczekuje również, że start-up PoliRNA uzyska odpowiednie patenty i nawiąże partnerstwa z grupami badawczymi i przedsiębiorstwami w celu dalszego wspólnego rozwoju tej pionierskiej technologii.
