(30Science.com) – Roma, 12 feb. – E’ di plastica, ma ha incorporato cellule cardiache umane che, grazie al loro battito, gli consentono di muoversi come un vero e proprio pesce. La notizia arriva dalla rivista Science dove scienziati dell’Università di Harvard e della Emory University, hanno pubblicato i risultati della loro sperimentazione che potrebbe portare allo sviluppo di una piattaforma innovativa per studiare malattie cardiache e allo stesso tempo avvicina la ricerca alla possibilità di usufruire di pompe muscolari artificiali complesse.
Il team, guidato da Kit Parker, della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), ha utilizzato cellule staminali umane per realizzare un dispositivo bioibrido ispirato al movimento del pesce zebra.
“Il nostro obiettivo finale – commenta l’autore – è quello di riuscire a costruire un cuore artificiale da trapiantare nei pazienti in caso di malformazioni o problemi cardiaci”. Gli studiosi hanno identificato i principi biofisici chiave che permettono il funzionamento dell’organo cardiaco, per poi usarli come criteri di progettazione da replicare in un sistema.
Nel 2012, il gruppo di ricerca aveva utilizzato le cellule muscolari cardiache di un modello murino per costruire una pompa bioibrida simile a una medusa. Nel 2016 i ricercatori hanno ricreato un trigone artificiale, una razza nota come pastinaca. In questo nuovo lavoro, gli esperti hanno costruito il primo dispositivo bioibrido autonomo a base di cardiomiociti derivati da cellule staminali umane.
A differenza dei tentativi precedenti, questo apparecchio è costituito da due strati di cellule muscolari, uno su ciascun lato della pinna caudale. Quando una parte si contrae, l’altra si allunga, ciò innesca l’apertura di un canale proteico meccanosensibile, che provoca una contrazione, che, a sua volta, porta all’allungamento, e così via. Il sistema a circuito chiuso, riportano gli autori, è stato in grado di alimentare il movimento per 108 giorni.
“I nostri risultati – afferma Keel Yong Lee, borsista post-dottorato presso SEAS e coautore dell’articolo – evidenziano il ruolo dei meccanismi di feedback nelle pompe muscolari come il cuore. Sfruttando la segnalazione meccano-elettrica cardiaca tra due strati di muscoli, abbiamo ricreato il ciclo in cui ogni contrazione risulta automaticamente come risposta allo stiramento sul lato opposto”.
I ricercatori hanno anche progettato un nodo di stimolazione autonomo, come un pacemaker, che controlla la frequenza e il ritmo di queste contrazioni spontanee. I due strati muscolari e il nodo di stimolazione hanno consentito la generazione di movimenti della pinna avanti e indietro continui, spontanei e coordinati. “Questa ricerca – commenta Sung-Jin Park, altra firma dell’articolo – fornisce un modello per studiare la segnalazione meccano-elettrica come obiettivo terapeutico della gestione del ritmo cardiaco e comprendere la fisiopatologia nelle disfunzioni del nodo senoatriale e nell’aritmia cardiaca. Siamo davvero entusiasti di questi risultati”. (30Science.com)
