Sviluppare nuove strategie antitumorali mimando il battito del cuore. È questo l’obiettivo del progetto McHeart: Mechanotransduction in the Heart e del progetto CANCEL: From CArdiac coNtraction to CancEr soLutions, finanziati dal Ministero dell’Università e della Ricerca.
Due progetti ambiziosi che nascono dall’attività di ricerca di Serena Zacchigna e fanno leva sul gioco di squadra con Domenico Prattichizzo, che dirige il laboratorio di robotica SIRSLab dell’Università di Siena, e Giulio Pompilio, Direttore Scientifico del Centro Cardiologico Monzino.
Serena Zacchigna dirige il laboratorio di biologia cardiovascolare all’ICGEB: il Centro Internazionale di Ingegneria Genetica e Biotecnologie che ha il suo quartier generale nel campus di Area Science Park, a Trieste.
Docente di biologia molecolare all’Università di Trieste, Zacchigna studia le malattie cardiovascolari con l’obiettivo di riuscire a comprendere come rigenerare i vasi sanguigni dopo un infarto. In altre parole, la sfida del suo laboratorio è trovare nuove terapie per riparare il cuore.
E proprio dallo studio della mancata capacità rigenerativa del cuore è partito il progetto McHeart, che intende capire se e in che misura i meccanismi che inibiscono la rigenerazione spontanea del cuore lo proteggano dai tumori. A seguire è nata l’idea di CANCEL, che potrebbe rivoluzionare le terapie di melanomi e tumori al seno. La sfida è ambiziosa. Vediamo perché.
Il cuore è una pompa
Il cuore è una pompa: contraendosi manda il sangue in circolo assicurando nutrimento a tutte le cellule dell’organismo. “È un muscolo programmato per le sue contrazioni incessanti, centomila battiti al giorno” scrive Pompilio nel libro “Il cuore ha sempre ragione” (Sonzogno). Ma la contrazione continua sottopone il cuore a un enorme stress meccanico. “Proprio l’aumento della stimolazione meccanica, a cui sono sottoposte le cellule cardiache dopo la nascita, blocca le proprietà rigenerative del cuore” spiega Zacchigna. Del resto, lo stress meccanico svolge un ruolo chiave nella regolazione di diversi processi cellulari.
“Appena nato il cuore di un neonato è in grado di riparare i danni attraverso rigenerazione delle cellule cardiache. Ma questa capacità viene meno nell’arco di pochi giorni. Perché si verifica un considerevole aumento del carico meccanico che il cuore deve gestire: aumenta la pressione sanguigna, il volume di sangue….”. Ecco perché, se il cuore si danneggia a causa di un infarto, si forma tessuto cicatriziale e, di conseguenza, l’organo smette di pompare sangue con la stessa forza di prima. “In altre parole, il cuore si ripara per cicatrice e non per rigenerazione” puntualizza la ricercatrice.
“D’altro canto, però, proprio questo stress meccanico che inibisce la rigenerazione cardiaca proteggerebbe il cuore dai tumori”. È questa l’ipotesi che ha spinto il team di medici, biologi molecolari e ingegneri a unire le forze. “Il tumore, in fondo, come la rigenerazione ha a che fare con la proliferazione cellulare”. E si è osservato, come si legge in questo articolo pubblicato sulla rivista Journal of American College of Cardiology, che scaricando meccanicamente il cuore si promuove la proliferazione e la rigenerazione delle cellule cardiache. “Allora – racconta Serena Zacchigna – abbiamo iniziato a indagare il ruolo della meccanica cardiaca nel bloccare la crescita dei tumori all’interno del tessuto. E abbiamo creato dei tessuti (coltivando cellule in laboratorio) per capire se, mimando la contrazione cardiaca in una massa tumorale la crescita del tumore rallenta”.
RobHeart: robot indossabili che imitano il cuore
Nell’ambito del progetto CANCEL il team sta cercando di sviluppare dei robot indossabili che mimino la contrazione cardiaca da avvolgere intorno a una massa tumorale. RobHeart, questo il nome dei wearable robot morbidi e modulari. E così la robotica soft si mette a servizio dell’oncologia. “I dati preliminari sono molto incoraggianti e supportano le nostre ipotesi: aggredire meccanicamente una massa tumorale, avvolgendola con un device che si contrae ritmicamente, per inibirne la crescita”. E così dall’incontro tra competenze di biologia cardiovascolare e robotica indossabile potrebbero nascere nuove terapie, in particolare per tumori della pelle e mammari, a supporto di quelle tradizionali per rallentare la proliferazione delle cellule tumorali.
Il team (Zacchigna, Pompilio, Prattichizzo e Alberto Villani, studente di dottorato del SIRSLab) ha depositato due brevetti internazionali per procedere all’applicazione clinica nei prossimi anni.
