I ricercatori del gruppo Bakkers dell’Istituto Hubrecht sono riusciti a riparare con successo cuori di topo danneggiati utilizzando una proteina del pesce zebra. Hanno scoperto che la proteina Hmga1 svolge un ruolo chiave nella rigenerazione del cuore nel pesce zebra. Nei topi, questa proteina è stata in grado di ripristinare il cuore attivando i geni di riparazione dormienti senza causare effetti collaterali, come l’ingrossamento del cuore. Questo studio, sostenuto dalla Dutch Heart Foundation e dalla Hartekind Foundation, segna un passo importante verso le terapie rigenerative per prevenire l’insufficienza cardiaca. I risultati sono stati pubblicati in Ricerca cardiovascolare naturale il 2 gennaio 2025.
Dopo un infarto, il cuore umano perde milioni di cellule muscolari che non possono ricrescere. Ciò porta spesso all’insufficienza cardiaca, in cui il cuore fatica a pompare il sangue in modo efficace. A differenza degli esseri umani, i pesci zebra sviluppano nuove cellule del muscolo cardiaco: hanno una capacità rigenerativa. Quando il cuore di un pesce zebra è danneggiato, può ripristinare completamente la sua funzione entro 60 giorni. “Non capiamo perché alcune specie riescano a rigenerare il cuore dopo un infortunio mentre altre no”, spiega Jeroen Bakkers, a capo dello studio. “Studiando il pesce zebra e confrontandolo con altre specie, possiamo scoprire i meccanismi di rigenerazione del cuore. Ciò potrebbe eventualmente portare a terapie per prevenire l’insufficienza cardiaca negli esseri umani.”
Una proteina che ripara i danni
Il gruppo di ricerca ha identificato una proteina che consente la riparazione del cuore nel pesce zebra. “Abbiamo confrontato il cuore del pesce zebra con quello del topo, che, come il cuore umano, non può rigenerarsi”, afferma Dennis de Bakker, il primo autore dello studio. “Abbiamo esaminato l’attività dei geni nelle parti danneggiate e sane del cuore”, spiega. “I nostri risultati hanno rivelato che il gene per la proteina Hmga1 è attivo durante la rigenerazione del cuore nel pesce zebra ma non nei topi. Questo ci ha mostrato che Hmga1 svolge un ruolo chiave nella riparazione del cuore.” In genere, la proteina Hmga1 è importante durante lo sviluppo embrionale quando le cellule hanno bisogno di crescere molto. Tuttavia, nelle cellule adulte, il gene per questa proteina è disattivato.
Eliminare i “blocchi stradali”
I ricercatori hanno studiato come funziona la proteina Hmga1. “Abbiamo scoperto che Hmga1 rimuove gli ‘ostacoli’ molecolari sulla cromatina”, spiega Mara Bouwman, co-prima autrice. La cromatina è la struttura che confeziona il DNA. Quando è fitto, i geni sono inattivi. Quando si disimballa, i geni possono tornare attivi. “Hmga1 apre la strada, per così dire, consentendo ai geni dormienti di tornare al lavoro”, aggiunge.
Dai pesci ai mammiferi
Per verificare se la proteina funziona in modo simile nei mammiferi, i ricercatori l’hanno applicata localmente al cuore di topo danneggiato. “I risultati sono stati notevoli: la proteina Hmga1 ha stimolato le cellule del muscolo cardiaco a dividersi e crescere, migliorando significativamente la funzione cardiaca”, afferma Bakkers. Sorprendentemente, la divisione cellulare si è verificata solo nell’area danneggiata, proprio dove era necessaria la riparazione. “Non si sono verificati effetti avversi, come una crescita eccessiva o un cuore ingrossato. Inoltre, non abbiamo osservato alcuna divisione cellulare nel tessuto cardiaco sano”, sottolinea Bouwman. “Ciò suggerisce che il danno stesso invia un segnale per attivare il processo.”
Il team ha poi confrontato l’attività del gene Hmga1 nel pesce zebra, nei topi e negli esseri umani. Nel cuore umano, come nei topi adulti, la proteina Hmga1 non viene prodotta dopo un infarto. Tuttavia, il gene per Hmga1 è presente nell’uomo ed è attivo durante lo sviluppo embrionale. “Ciò fornisce una base per le terapie geniche che potrebbero sbloccare il potenziale rigenerativo del cuore negli esseri umani”, spiega Bakkers.
Qual è il prossimo passo?
Questi risultati aprono le porte a terapie rigenerative sicure e mirate, ma c’è ancora molto lavoro da fare. “Dobbiamo perfezionare e testare ulteriormente la terapia prima che possa essere portata in clinica”, afferma Bakkers. “Il passo successivo è verificare se la proteina funziona anche sulle cellule del muscolo cardiaco umano in coltura. Stiamo collaborando con l’UMC Utrecht per questo e nel 2025 il programma Summit (DRIVE-RM) inizierà a esplorare ulteriormente la rigenerazione del cuore.”
Cuore per la collaborazione
Questa ricerca ha riunito scienziati dell’Hubrecht Institute e non solo. È stato condotto come parte del consorzio OUTREACH e finanziato dalla Dutch Heart Foundation e dalla Hartekind Foundation. Il consorzio OUTREACH è una collaborazione tra istituti di ricerca e tutti gli ospedali accademici coinvolti nel trattamento di pazienti con difetti cardiaci congeniti nei Paesi Bassi. “Normalmente, il nostro gruppo si concentra solo sul pesce zebra”, afferma Bouwman. «Ma per capire come le nostre scoperte potessero essere applicate ai mammiferi, abbiamo collaborato con il gruppo Van Rooij e il gruppo Christoffels (UMC di Amsterdam), esperti nella ricerca sui topi. Grazie al Single Cell Core dell’Istituto Hubrecht, abbiamo potuto studiare il cuore rigenerazione a livello dettagliato.”
“Siamo molto fortunati ad aver potuto avviare queste collaborazioni”, continua Bouwman. “Ci permette di trasferire le scoperte dal pesce zebra ai topi e, si spera, infine agli esseri umani. Stiamo imparando moltissimo dal pesce zebra e dalla sua straordinaria capacità di rigenerare il suo cuore.”
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
