Creating an ‘Adult-Like’ Mature Human Cardiac Tissue

15 agosto 2022 -- I ricercatori del Dipartimento di ingegneria biomedica di UConn hanno sviluppato una nuova piattaforma derivata dalle cellule cardiache che imita da vicino il cuore umano, aprendo il potenziale per uno sviluppo e test più completi di farmaci preclinici e un modello di malattie cardiache.

La ricerca, pubblicata su Cell Reports dal Professore Associato Kshitiz in collaborazione con il Dr. Junaid Afzal nel Dipartimento di Cardiologia dell'Università della California di San Francisco, offre un metodo che accelera la maturazione delle cellule cardiache umane verso una condizione sufficientemente adatta da fungere da un'alternativa ai test antidroga preclinici.

"C'è una necessità molto urgente di creare formulazioni cardiache umane per tutti i tipi di applicazioni. I piccoli modelli animali non ricapitolano la biologia del cuore umano e i campioni umani sono scarsi", afferma Kschitz. "Questo è importante perché tutti i farmaci devono essere testati per la loro tossicità cardiaca. È opinione diffusa che un numero significativo di loro fallisca inutilmente gli studi clinici perché non abbiamo campioni umani da testare".

Chitiz e Afzal hanno individuato per la prima volta la necessità di creare tessuto cardiaco umano maturo durante il loro tempo insieme alla Johns Hopkins Medicine.

"Quando sono stati sviluppati metodi per differenziare le cellule staminali pluripotenti umane dalle cellule del cuore, si è creata una grande speranza che avremmo finalmente avuto strutture cardiache umane con cui lavorare", ha detto Afzal. Sebbene le cellule del cuore umano siano facili da ottenere, sono simili alle cellule embrionali. Ciò di cui abbiamo bisogno sono cellule adulte".

La sicurezza cardiovascolare è la prima causa di fallimento nello sviluppo preclinico di farmaci e vi è una necessità di vecchia data di stabilire modelli di tessuto cardiaco umano per test farmacologici di tossicità cardiaca. Attualmente, i modelli di cuore di piccoli animali mostrano tratti biochimici, fisiologici e genetici che sono molto diversi dagli esseri umani, rendendo difficile la replica del cuore umano negli studi preclinici. In particolare, è molto difficile eseguire una valutazione metabolica delle attuali formulazioni cardiache. Il cuore batte costantemente ed è un organo molto attivo nel processo metabolico.

"La maturazione e la riduzione metabolica sono fondamentali per le cellule cardiache e siamo in grado di raggiungere questo obiettivo e potenzialmente creare un gold standard, trasformando fondamentalmente le nostre aspettative per la creazione di tessuto cardiaco metabolicamente maturo", hanno affermato i ricercatori.

Nello studio, i ricercatori hanno utilizzato la biologia cardiaca in un cuore umano adulto per far maturare rapidamente cellule cardiache differenziate in uno stato simile a quello di un adulto. Entro 30 giorni, i ricercatori hanno generato cellule cardiache che hanno dimostrato proprietà strutturali, meccaniche, metaboliche ed elettrofisiologiche vicino al muscolo cardiaco adulto.

I ricercatori sono ottimisti sul fatto che questa applicazione non sarà utilizzata solo nei test farmacologici preclinici, ma potrebbe anche essere utilizzata in futuro in un'accurata modellazione della malattia per studiare i meccanismi della malattia e testare le terapie rigenerative. I ricercatori sperano che molti farmaci che falliscono inutilmente a causa di metodi non umani di trattamento del cancro, malattie immunologiche e neurologiche vengano salvati.

Per ulteriori informazioni: https://health.uconn.edu/

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