I topolini saranno anche piccoli, ma sono davvero resistenti. Per i primi sette giorni di vita, hanno la speciale capacità di rigenerare il tessuto cardiaco danneggiato. Gli esseri umani, invece, non sono così fortunati: qualsiasi infortunio al cuore che subiamo potrebbe portare a danni permanenti. Ma cosa succederebbe se potessimo imparare a riparare i nostri cuori, proprio come i topolini?
Un team di ricercatori ha sviluppato un microchip che può aiutare i ricercatori a studiare il potenziale rigenerativo delle cellule cardiache dei topi. Questo microchip, che combina la microingegneria con la biomedicina, potrebbe aiutare a spianare la strada alla nuova ricerca sulla medicina rigenerativa del cuore.
“Abbiamo sviluppato un modo semplice, affidabile, economico e veloce per identificare e separare queste importanti cellule cardiache di topo“, afferma l’autore principale, il dottor Hossein Tavassoli, ingegnere biomedico e ricercatore di cellule staminali presso l’UNSW Medicine & Health che ha condotto questo lavoro come parte della sua tesi di dottorato.
“Il nostro metodo utilizza un microchip facile da fabbricare e che può essere realizzato in qualsiasi laboratorio del mondo“.
Il processo per identificare e separare le cellule cardiache dei topi è piuttosto complesso.
In primo luogo, gli scienziati devono separare il giusto tipo di cellule cardiache (chiamate cardiomiociti proliferativi) da altri tipi di cellule presenti nel cuore.
La loro prossima sfida è mantenere in vita le cellule.
“Le cellule cardiache dei topi appena nati sono molto sensibili“, afferma il dottor Vashe Chandrakanthan, ricercatore senior presso UNSW Medicine & Health e co-autore senior dello studio.
“Solitamente solo il 20% circa sopravvive al processo convenzionale di isolamento e separazione. Se vogliamo studiare queste cellule, dobbiamo isolarle prima che subiscano la morte cellulare“.
Il dottor Tavassoli afferma che questo nuovo metodo è molto più efficiente.
“Abbiamo ridotto lo stress applicato su queste cellule riducendo al minimo l’isolamento e il tempo di elaborazione“, afferma. “Il nostro metodo può purificare milioni di cellule in meno di 10 minuti“.
“Quasi tutte le cellule sono sopravvissute quando abbiamo utilizzato il nostro chip microfluidico, oltre il 90%“.
Il dispositivo a forma di spirale è un chip microfluidico, ovvero un chip progettato per gestire liquidi su piccola scala. Filtra le cellule in base alla loro dimensione, separando i cardiomiociti dalle altre cellule. La produzione del chip costa meno di $ 500, il che lo rende più economico di altri metodi di isolamento e separazione.
Questo strumento renderà più facile per i ricercatori studiare come i topolini riparano i loro cuori e capire se sarà possibile usare la stessa tecnica sugli esseri umani.
“Le malattie cardiache sono il killer numero uno al mondo“, afferma il dott. Tavassoli. “In Australia, qualcuno muore di malattie cardiache ogni 12 minuti e ogni quattro ore nasce un bambino con un difetto cardiaco“.
“Ci auguriamo che il nostro dispositivo aiuti ad accelerare la ricerca sulle malattie cardiache“.
Il cuore dei topi
Una volta che le cellule del cuore sono state separate dalle altre cellule con l’aiuto del chip, i ricercatori hanno colto l’opportunità per studiare le proprietà fisico-meccaniche delle cellule, cioè il modo in cui rispondono alla forza.
Ciò ha comportato domande come “Come battono queste singole cellule cardiache?“, “Le cellule hanno caratteristiche distinte?” e “Quali sono le loro differenze in termini di dimensioni, forma ed elasticità?“.
I risultati potrebbero fornire nuove informazioni per lo sviluppo di materiali che riparano il tessuto cardiaco, come patch cardiaci, scaffold e idrogel.
“La caratterizzazione rapida e su larga scala delle caratteristiche fisico-meccaniche delle cellule è un campo di ricerca relativamente nuovo“, afferma il dott. Tavassoli, originariamente formato come ingegnere prima di specializzarsi in medicina.
“Questa è la prima volta che la tecnologia microfluidica viene utilizzata per studiare le proprietà meccaniche delle cellule cardiache dei topi dei neonati“.
Un microchip multiuso
Il dottor Chandrakanthan afferma che anche se il microchip è stato creato per le cellule cardiache dei topi cuccioli, potrebbe essere potenzialmente adattato per l’uso in altri tipi di applicazioni cellulari.
“I principi sono compatibili con l’isolamento di cardiomiociti da cellule cardiache di topo di tutte le età“, afferma.
“Potremmo potenzialmente utilizzare questo metodo anche per separare non solo le cellule del cuore, ma tutti i tipi di cellule da organi diversi“.
Il dottor Tavassoli afferma che questo metodo potrebbe anche aiutare altre aree della ricerca medica, tra cui la biologia cardiaca, la scoperta di farmaci e la nanoingegneria. Attualmente sta conducendo ricerche presso il Garvan Institute e il Lowy Cancer Research Center su come questo metodo potrebbe aiutare la diagnosi del cancro.
“Questo microchip offre l’opportunità di nuove scoperte ai ricercatori di tutto il mondo“, conclude.
