C’è un cuore in miniatura che batte davvero. Giuro. Sotto la luce fluorescente di un laboratorio californiano, un frammento di tessuto umano pulsa regolare. È grande quanto un’unghia, ma riproduce ritmo, contrazione e flusso. È un cuore su chip (hearth-on-a-chip), un sistema microfisiologico che imita il cuore in scala.
È costruito per osservare come le cellule rispondono a nuove terapie geniche senza bisogno di esperimenti invasivi. Secondo la notizia ufficiale che arriva da Berkeley, il modello impiega canali microfluidici e muscoli 3D di cellule cardiache. E promette davvero, davvero bene.
Il problema della consegna
Da anni la medicina cardiaca tenta di far arrivare i farmaci dentro il muscolo del cuore. Le nanoparticelle lipidiche (LNP), le stesse usate nei vaccini mRNA, sono ottimi vettori per fegato e polmoni, ma con il cuore falliscono: l’endosoma (che è un po’ la “dogana” delle cellule) trattiene e degrada la terapia prima che possa agire.
La difficoltà di “endosomal escape” rappresenta un collo di bottiglia per le terapie geniche del cuore. Ora però le cose potrebbero prendere una piega differente.
Il test del cuore su chip
Il team guidato dalla University of California, Berkeley, dal Gladstone Institutes e dalla University of California, San Francisco ha sintetizzato nanoparticelle con un rivestimento in polietilenglicole acido-degradabile, capace di sciogliersi nel pH cellulare e liberare l’mRNA terapeutico.
Nel cuore su chip, queste particelle hanno viaggiato in canali di fluido larghi meno di un capello, simulando la densità del tessuto cardiaco. Il risultato? Alcune hanno attraversato la barriera e rilasciato l’mRNA proprio dentro le cellule contrattili. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Biomedical Engineering.
Un modello che imita, e capisce
“Il nostro framework consente di individuare rapidamente nanoparticelle efficaci per il cuore, riducendo tempi e costi di sviluppo,” spiega Kevin Healy, professore di bioingegneria e scienza dei materiali alla UC Berkeley.
Le versioni tridimensionali del tessuto cardiaco ricreano pressioni e interazioni cellulari che un modello bidimensionale non può simulare. Ogni chip diventa un micro-organo che sbaglia, guarisce e insegna, senza mai uscire dal laboratorio.
La combinazione di microfluidica e ingegneria tissutale permette di testare varianti di nanoparticelle e prevederne il comportamento in organismo. È un acceleratore di prove biologiche, e non solo.
Abbiamo già affrontato il tema degli organi su chip e sottolineo un aspetto per me importante: tra gli altri vantaggi, questa tecnologia può sostituire i modelli animali.
Dal cuore su chip al cuore vero
Dopo i test su chip, i ricercatori hanno replicato l’esperimento su modelli murini: le nanoparticelle hanno attraversato il tessuto e consegnato l’mRNA alle cellule cardiache, senza danni rilevati. È la prima volta che un vettore non virale mostra questa efficienza in uno dei muscoli più complessi del corpo umano.
Seguiamo con molto interesse, come detto, la tecnologia dei chip, specialmente in ambito cardiologico: non più tardi di un anno fa vi parlavo del “mini-chip” che accelera la diagnosi di infarto. Il cuore su chip è parte di un paradigma più ampio della medicina personalizzata.
Il battito artificiale che restituisce vita
Il paradosso (poetico, se vogliamo) è che un dispositivo di vetro e silicone possa restituire umanità al cuore. Se la biotecnologia finora ha cercato di imitare la vita, ora comincia a offrirle strumenti per ripararsi. Il cuore su chip è il punto d’incontro tra ingegneria e biologia, dove la miniaturizzazione diventa un atto di cura.
Sissignore: la strada verso terapie geniche efficaci contro lo scompenso cardiaco passa per un frammento di tessuto che batte su una lastra di vetro. Nessuna promessa, solo un dato di fatto: per capire il cuore umano, bisogna prima costruirne uno che insegni a guarire da solo.
