Arrivano gli organoidi. Lo sviluppo del "cardioide", nuovo organoide simile al cuore

Benvenuti nell’era degli “organoidi”! Intendiamoci, niente di fantascientifico, piuttosto una delle punte avanzate della migliore scienza medica sperimentale. Di cosa si tratta? Gli organoidi sono aggregati di cellule staminali – coltivate in vitro (in laboratorio) – che, crescendo e differenziandosi, assumono spontaneamente una precisa conformazione tridimensionale, finendo con l’assomigliare a organi in miniatura. In pratica, queste formazioni cellulari posseggono una struttura meno complessa di un organo, ma decisamente più significativa di un semplice ammasso di cellule disposte su una piastra da laboratorio. La capacità delle cellule che li compongono di organizzarsi e distribuirsi ordinatamente – riproducendo in qualche modo i passaggi più importanti del processo di organogenesi – li ha resi dei modelli cellulari in 3D impareggiabili per conseguire informazioni nuove sullo sviluppo dei vari organi e sulle interazioni tra i tessuti che li formano.
Di recente, all’elenco crescente dei vari organoidi si è aggiunto il “cardioide”, ovvero un modello tridimensionale di cuore in vitro, in grado di riprodurre alcune funzionalità di una camera cardiaca (ad es. il battito), ma anche condizioni patologiche come difetti cardiaci congeniti e il danno tissutale dopo un infarto. A realizzarlo ci hanno pensato Sasha Mendjan e alcuni suoi colleghi dell’Istituto di Biotecnologie molecolari (IMBA) dell’Accademia delle scienze austriaca.

L’obiettivo comune a tutti gli organoidi – ovvero crescere fino a raggiungere una forma più o meno funzionale che permetta di analizzare in dettaglio specifiche fasi di sviluppo o di funzione -, nel caso del cuore (cardioide) si rivela di particolare importanza, considerato che le malattie cardiovascolari rappresentano la prima causa di morte in tutto il mondo e che tra i principali difetti congeniti nei bambini figurano le malformazioni cardiache. Il problema è che, finora, gli studiosi non potevano contare su validi modelli fisiologici del cuore per poter sviluppare e testare nuove terapie rigenerative. Come è noto, il cuore si sviluppa a partire dal mesoderma, uno dei tre foglietti in cui si differenzia l’embrione nelle prime fasi di sviluppo. Per raggiungere il loro obiettivo, Mendjan e colleghi sono partiti da uno studio effettuato in vivo, in cui hanno determinato i meccanismi di segnalazione mesodermica che orchestrano il differenziamento delle cellule staminali pluripotenti durante lo sviluppo cardiaco. Successivamente, hanno provato a farle riprodurre in vitro, sottoponendole ai medesimi segnali biologici. Così, hanno ottenuto la formazione del cardioide. “Con nostra sorpresa, – commenta Mendjan – questo ha portato all’auto-organizzazione di una struttura simile a una camera cardiaca in cui si poteva osservare un battito ritmico: è la prima volta che si ottiene qualcosa di simile in laboratorio. Si tratta di un modello semplice, robusto e riproducibile su ampia scala, e non richiede l’aggiunta di matrice extracellulare esogena come molti altri modelli organoidi”.

Come già evidenziato, la potenziale utilità del cardiode concerne non solo lo studio della fisiologia, ma anche il campo della patologia. Gli autori, ad esempio, sono riusciti a riprodurre la sindrome del cuore sinistro ipoplasico (malformazione cardiaca congenita) semplicemente interrompendo un fattore di trascrizione legato a questo difetto. I ricercatori austriaci sono anche riusciti ad applicare al cardioide una “criolesione” – una tecnica che imita l’infarto del miocardio -, scoprendo che tale lesione innesca un accumulo di proteine della matrice extracellulare nei cardioidi, un segno distintivo precoce sia della rigenerazione sia della fibrosi cardiaca.

“I cardioidi – conclude Mendjan – hanno un potenziale incredibile per svelare i difetti cardiaci congeniti umani. Poiché il sistema fisiologico è riproducibile su ampia scala, si aprono grandi opportunità per la scoperta di farmaci e per la medicina rigenerativa”.
Lasciamo, dunque, che la scienza continui ad avanzare a grandi passi, prefigurando nuove speranze terapeutiche, mentre sommessamente ci domandiamo… quale sarà il prossimo organoide ad essere sviluppato?