La prima domanda è quasi d’obbligo. Che cosa sono gli esosomi?

«Gli esosomi sono vescicole di diametro tra 30 e 100nm, secrete dalle cellule nei fluidi biologici: sangue, urine, fluido amniotico, ascite, liquido cerebrospinale, ecc. Secondo la loro origine cellulare, gli esosomi contengono diverse molecole, e veicolano segnali attraverso il contenuto di acido ribonucleico (RNA), in particolare microRNA, proteine, lipidi e DNA. Gli esosomi sono quindi coinvolti in numerosi processi fisiologici e patologici, come progressione tumorale, infiammazione e meccanismi che regolano l’immunità. Approfondire le funzioni biologiche degli esosomi può consentire il loro utilizzo come biomarcatori di malattia e nello sviluppo di terapie. In particolare, gli esosomi rilasciati da cellule progenitrici cardiache svolgono una funzione cardioprotettiva e sono in grado di migliorare la funzione cardiaca dopo infarto miocardico».


Quali sono i vantaggi che potrebbero venire dall’utilizzo degli esosomi?

«L’interesse crescente della comunità scientifica per gli esosomi e il loro ruolo ha trovato conferma, tra l’altro, nell’ultimo congresso della Società Europea di Cardiologia dedicato alla ricerca di base, dove il tema è stato al centro di un’intera sessione dei lavori. Utilizzati per il trasporto di segnali extracellulari, gli esosomi hanno un notevole potenziale per studi funzionali o per la terapia, come veicolo per il trasporto di molecole all’interno di cellule-bersaglio. E’ possibile produrre esosomi contenenti specifiche molecole (RNA e proteine) terapeutiche e/o molecole di superficie che indirizzano selettivamente le vescicole verso le cellule-bersaglio nell’organismo».


Perché gli esosomi hanno tanta importanza nella ricerca in cardiologia?

«Nel corso di un infarto del miocardio, il tessuto miocardico nella regione del cuore che riceveva normalmente il sangue dall’arteria coronarica che si è appena occlusa provocando l’infarto, privando quindi questo tessuto dell’apporto di ossigeno e nutrienti, è gravemente danneggiato e non è in grado di auto-ripararsi. I meccanismi compensatori messi in atto dal cuore per mantenere la sua funzione di pompa per la circolazione sanguigna comprendono un aumento della massa muscolare e della contrattilità nelle regioni preservate dall’infarto e la dilatazione del ventricolo sinistro. Tuttavia tali meccanismi compensatori sono efficaci nel corto e medio termine ma si esauriscono nel lungo termine (dopo mesi o anni, a dipendenza dall’estensione dell’infarto), contribuendo anzi all’insorgenza dell’insufficienza cardiaca.
Il nostro team di ricercatori ha indagato gli esosomi, piccole vesciche extracellulari secrete da cellule con potenziale rigenerativo presenti nel cuore umano adulto (queste cellule si chiamano “progenitori cellulari” ed hanno caratteristiche per così dire intermedie tra le cellule staminali in senso stretto, la cui presenza nel cuore adulto rimane controversa, e le cellule mature che si contraggono ma non formano più nuove cellule per rigenerare il tessuto danneggiato). Studi precedenti avevano dimostrato che l’iniezione di cellule del midollo osseo in cuori danneggiati è relativamente poco efficace, perciò abbiamo scelto di indagare se gli esosomi secreti dai progenitori cellulari cardiaci umani avrebbero potuto essere utili nel trattamento dei danni al tessuto cardiaco. I risultati sono stati molto promettenti, e abbiamo potuto osservare un miglioramento della funzione cardiaca, una diminuzione del tessuto cicatriziale, livelli più bassi di morte cellulare e una maggiore formazione di vasi sanguigni nel tessuto miocardico danneggiato in modelli animali. I risultati raggiunti suggeriscono che un modo efficace per “riparare” il cuore sia quello di aumentarne le capacità di auto-riparazione utilizzando gli esosomi secreti da progenitori cellulari cardiaci. Abbiamo anche dimostrato che questi esosomi sono più efficaci di quelli rilasciati da cellule del midollo osseo o della pelle, ciò che indica chiaramente che il contenuto degli esosomi secreti dai progenitori cellulari cardiaci include molecole benefiche per il cuore stesso. Abbiamo identificato una di queste molecole, una proteina che è fisiologicamente aumentata nel sangue durante la gravidanza. Un’eventuale relazione tra la funzione cardioprotettrice di questa proteina e il suo ruolo durante la gravidanza rimane misteriosa».


Dunque anche il vostro lavoro si iscrive a pieno titolo nella ricerca relativa alla medicina rigenerativa…

«Presso il Cardiocentro Ticino, è stato effettuato nel 2004 dall’équipe del Professor Moccetti il primo trapianto a livello svizzero di cellule del midollo osseo in un cuore infartuato. È sempre al Cardiocentro Ticino, vero e proprio «pioniere» della medicina rigenerativa “made in Ticino”, che nel 2008 nasce la prima Cell Factory svizzera autorizzata da Swissmedic per la preparazione di farmaci a base di cellule staminali, dove sono state preparate le cellule utilizzate nel più importante studio di medicina rigenerativa sulla cura dell’infarto condotto a livello nazionale (studio SWISS AMI), realizzato a Lugano dal Prof. Tiziano Moccetti e dal Dr. Daniel Sürder. Nel 2012, i sempre più importanti investimenti per la ricerca del Cardiocentro, divenuto istituto associato dell’Università di Zurigo, hanno imposto la nascita di una nuova organizzazione espressamente dedicata alla ricerca scientifica. È nata così la Foundation for Cardiological Research and Education (FCRE) grazie alla quale nel 2013 tutta l’attività di ricerca in medicina rigenerativa del Cardiocentro, unitamente a quella condotta presso la SUPSI, il Laboratorio di neuroscienze biomediche del Neurocentro e il servizio di Ortopedia dell’Ospedale Regionale di Lugano viene convogliata nello Swiss Institute for Regenerative Medicine (SIRM), nuovo istituto con sede a Taverne».


Si può dunque ben dire che oggi il SIRM rappresenti un’eccellenza per tutto il Ticino…

«L’istituto Svizzero di Medicina Rigenerativa – interviene l’ing. Antonino Tramonte, Direttore SIRM – è un istituto di ricerca interamente dedicato alla medicina rigenerativa che nasce con l’obiettivo di realizzare l’enorme potenziale della rigenerazione del corpo umano e sviluppare cure e terapie di nuova concezione. Oltre che ospitare varie istituzioni di ricerca, l’istituto promuove in modo attivo il networking tra istituzioni di ricerca complementari a livello locale, nazionale ed internazionale e, in collaborazione con una rete in rapida espansione di partner di ricerca, istituti clinici e investitori privati, promuove sinergie e opportunità di sviluppo, con ricadute positive sia a livello scientifico che anche economico. L’esperienza maturata in questi anni dal SIRM rappresenta in definitiva un piccolo miracolo di collaborazione e mutuo sostegno, una realtà resa possibile dalla profonda motivazione di tutti gli attori in gioco che finora hanno dimostrato di credere fortemente in quel sogno sempre più reale di trasformare il Ticino in un polo svizzero dell’innovazione in ambito biomedico e biotecnologico».



Le aree di ricerca e gli obiettivi del SIRM
1. FOUNDATION FOR CARDIOLOGICAL RESEARCH AND EDUCATION / SWISS INSTITUTE FOR REGENERATIVE MEDICINE
TECNOLOGIE CELLULARI E BIOMEDICHE
Sviluppare piattaforme cellulari per lo sviluppo di applicazioni terapeutiche.
CARDIOLOGIA MOLECOLARE E CELLULARE
Esplorare il ruolo di alcune vescicole extracellulari e micro RNA quali mediatori chiave nella comunicazione intercellulare e quali possibili agenti terapeutici.
Sviluppo di piattaforme per la diagnosi delle malattie e per screening farmacologico.
INGEGNERIA BIOMEDICALE
Sviluppo di strumenti biomedici e protesi nonché di metodi per la ricostruzione di tessuti.



2. NEUROCENTRO DELLA SVIZZERA ITALIANA (EOC) / LABORATORY FOR BIOMEDICAL NEUROSCIENCES
NEURODEGENERAZIONE
Identificazione di processi cellulari nocivi contro i quali si possa sviluppare nuove terapie che cambino il decorso delle malattie neurodegenerative.
Determinazione di forme aberranti di proteine quali marcatori diagnostici.
NEUROLOGIA: NUCLEI DELLA BASE
Comprendere i metodi di selezione degli engrammi motori corticali tramite il circuito dei nuclei della base.
NEUROONCOLOGIA TRASLAZIONALE
Aumentare la fluorescenza-indotta nelle cellule tumorali per facilitare il trattamento fotodinamico dei tumori cerebrali.
Contraddistinguere in vivo le cellule di glioblastoma con nanoparticelle funzionalizzate.
PARKINSON
Migliorare la diagnosi precoce della malattia di Parkinson con l’uso di biomarkers
Capire i meccanismi delle discinesie indotte dalla levodopa nella malattia di Parkinson



3. REGENERATIVE MEDICINE TECHNOLOGIES LABORATORY (EOC-CCT)
INGEGNERIA DEI TESSUTI MUSCOLO- SCHELETRICI
Sviluppare sostituti biologici di tessuto osteocontrale per futuro uso clinico
MODELLI IN VITRO MUSCOLOSCHELTRICI
Sviluppare modelli in vitro 3D avanzati di tessuti muscoloscheletrici umani come piattaforma per drug screening e studio di meccanismi biologici