Più veloce, più compatto, più economico: i ricercatori dell'MHH puntano a migliorare la produzione di terapie cellulari personalizzate
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Finanziamenti multimilionari dall’Unione Europea: i difetti cardiaci congeniti spesso portano all’insufficienza cardiaca. Ciò significa che anche i pazienti più giovani necessitano di un supporto circolatorio meccanico o di un trapianto d’organo. Entrambe le soluzioni compromettono gravemente la qualità della vita. Le cellule del muscolo cardiaco coltivate in laboratorio offrono un’alternativa. Se queste cellule provengono dagli stessi pazienti, non è nemmeno necessaria la terapia immunosoppressiva. Tuttavia, il processo di produzione è complesso e costoso. Con il progetto iNDUCARE, un team di ricerca internazionale guidato dalla MHH mira ora a migliorare un processo di produzione già approvato negli Stati Uniti, affinché in futuro la riparazione cardiaca personalizzata diventi accessibile e clinicamente fattibile.
L'insufficienza cardiaca è una delle principali cause di morte a livello mondiale. Le opzioni terapeutiche sono limitate, in particolare quando l’insufficienza cardiaca è causata da difetti cardiaci congeniti. Le persone affette necessitano di un supporto circolatorio meccanico o di un trapianto d’organo già nella prima età adulta. Entrambe le opzioni presentano degli svantaggi: i sistemi di supporto cardiaco richiedono una terapia anticoagulante per tutta la vita e non rappresentano una soluzione permanente; i cuori dei donatori sono scarsi e richiedono un’immunosoppressione permanente. L'uso delle cosiddette cellule staminali pluripotenti indotte umane (hiPSC) offre un'alternativa. Queste cellule somatiche geneticamente riprogrammate possono svilupparsi in qualsiasi tipo di cellula – ad esempio, in cellule del muscolo cardiaco. Tali cardiomiociti prodotti in laboratorio (hiCM) sono destinati a sostituire il tessuto muscolare cardiaco perso e a migliorare la funzione cardiaca in futuro. Se le hiPSC non derivano da cellule somatiche donate ma dagli stessi riceventi, l’immunosoppressione non è nemmeno necessaria. Questo perché il sistema immunitario non riconosce come estranee le cellule derivate dalle hiPSC autologhe del proprio corpo. Tuttavia, la loro produzione è stata finora molto complessa e costosa.
Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Dr. Robert Zweigerdt, biologo cellulare presso i Laboratori di Ricerca Leibniz per la Biotecnologia e gli organi artificiali (LEBAO) del Dipartimento di Chirurgia Cardiaca, Toracica, trapianti e chirurgia vascolare della Scuola di Medicina di Hannover (MHH), e dal direttore del LEBAO, il Prof. Dr. Ulrich Martin, mira a risolvere questo problema. Con il loro progetto iNDUCARE, mirano a utilizzare un processo di produzione di hiCM autologhe già approvato negli Stati Uniti e a migliorarlo in modo che la riparazione cardiaca personalizzata diventi in futuro accessibile e clinicamente fattibile. L’Unione Europea finanzia il progetto di collaborazione internazionale con un totale di otto milioni di euro. In qualità di coordinatore, la MHH ne riceverà circa due milioni.
L'immunosoppressione è problematica
“Un vantaggio fondamentale del trapianto di hiCMs derivate dalle cellule ematiche del paziente stesso, cosiddette autologhe, è che non è necessaria l’immunosoppressione – associata a effetti collaterali – il che rappresenta un vantaggio decisivo, in particolare per i bambini e i giovani adulti”, osserva il professor Martin. Da un punto di vista commerciale, la produzione di massa di prodotti cellulari derivati da cellule iPS non specifiche per il paziente (allogeniche) può sembrare attraente a causa dei costi iniziali inferiori rispetto alle iPSC specifiche per il paziente. Tuttavia, ciò comporterebbe costi significativamente più elevati a lungo termine, poiché è generalmente necessaria un'immunosoppressione per tutta la vita. Il Prof. Dr. Arjang Ruhparwar, Direttore di Chirurgia presso l’HTTG, aggiunge: “L’immunosoppressione farmacologica è problematica anche per i pazienti in condizioni critiche, poiché il loro sistema immunitario non può tollerare ulteriori compromissioni. Ma tale trattamento è ingiustificabile anche per i bambini e i giovani adulti, dati gli elevati rischi di infezione, sviluppo di tumori e riduzione della qualità della vita”.
Produzione ancora troppo dispendiosa in termini di tempo e troppo costosa
A lungo termine, quindi, l’approccio autologo potrebbe in molti casi rivelarsi ancora più conveniente e sostenibile rispetto alla terapia che utilizza iPSC allogeniche derivate da un donatore. Tuttavia, oltre ai costi significativamente più elevati all’inizio del trattamento, ci sono due ulteriori ragioni per cui questa terapia non si è ancora affermata su larga scala. In primo luogo, ogni linea cellulare non solo deve essere creata individualmente, ma anche prodotta e sottoposta a controlli di qualità attraverso complessi processi di produzione per garantire la funzione desiderata ed escludere i rischi del trattamento. In secondo luogo, per le patologie cardiache acute, occorre troppo tempo per produrre una quantità sufficiente di queste cellule per il trattamento.
Controllo di qualità supportato dall'IA
I complessi processi di produzione saranno ulteriormente migliorati nell’ambito di iNDUCARE. I vettori sendavirus di nuova concezione hanno lo scopo di abbreviare il processo di riprogrammazione e ridurre i costi. I ricercatori intendono affrontare il secondo problema con l’aiuto di bioreattori ad alta densità con serbatoio agitato. “Finora, il numero di cellule richiesto può essere prodotto solo in grandi bioreattori da due litri”, afferma il professor Zweigerdt. “L’IA sarà utilizzata per ottimizzare i processi di produzione e il controllo qualità: miriamo a produrre una dose terapeutica sufficiente in soli 300 millilitri – all’incirca il volume di una tazza da caffè grande.”
Utilizzo della piattaforma anche per altre applicazioni
I ricercatori intendono confrontare gli attuali processi di produzione della MHH con quelli già in uso negli Stati Uniti. La combinazione di elementi di entrambe le tecnologie dovrebbe portare a una piattaforma di produzione di hiCMs migliorata, utilizzabile sia in Europa che negli Stati Uniti per la fabbricazione di prodotti iPS autologhi. “Prevediamo un aumento da cinque a sette volte della resa di cardiomiociti, riducendo al contempo i tempi di produzione da un anno a sette mesi e tagliando i costi fino al 70 per cento”, spiega il professor Zweigerdt. “E tutto questo senza compromettere la sicurezza o la qualità.” I ricercatori non si stanno concentrando esclusivamente sul muscolo cardiaco. «La nostra piattaforma di produzione è pensata anche per essere trasferibile ad altre terapie cellulari e per gettare le basi per trattamenti di nuova generazione specifici per il paziente che vadano oltre la riparazione cardiaca», sottolinea il professor Martin.
Il progetto di collaborazione iNDUCARE avrà inizio il 1° settembre 2026 e avrà una durata di quattro anni. Oltre alla MHH, sono coinvolti partner di cooperazione provenienti dal mondo della ricerca, dell’industria e della pratica clinica in Germania, Regno Unito, Israele, Paesi Bassi, Svizzera, Repubblica Ceca e Stati Uniti.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
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