Il cuore che “combatte” il cancro: così il battito cardiaco può frenare i tumori e ridurli oltre il 50%
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Bum, bum, bum… Il costante battito del cuore può contribuire a frenare la crescita dei tumori nel tessuto cardiaco. A dimostrare le potenzialità di questo nuovo approccio “meccanico” è uno studio internazionale coordinato dall’Università di Trieste, in collaborazione con l’International Centre for Genetic Engineering and Biotechnology (ICGEB) e il Centro Cardiologico Monzino IRCCS. Il lavoro, pubblicato sulla rivista Science, richiama l’attenzione su un aspetto finora poco studiato: le forze fisiche che agiscono nel miocardio non si limitano a regolare la funzione cardiaca, ma possono anche influenzare il comportamento delle cellule tumorali, fino a rallentarne la proliferazione. Lo studio vede la partecipazione di partner in Italia, Austria, Germania, Norvegia e Regno Unito, tra cui l’Istituto Europeo di Oncologia, la Medical University of Innsbruck, il King’s College London, l’University Medical Center Hamburg-Eppendorf e il Simula Research Laboratory di Oslo. Un network ampio e integrato che ha consentito di combinare competenze sperimentali, cliniche, bioingegneristiche e computazionali.
Il meccanismo
Il lavoro parte da un’osservazione nota in medicina, ma ancora poco compresa nei suoi meccanismi: il cuore sviluppa tumori molto raramente e, anche quando viene raggiunto da metastasi, queste tendono a essere più piccole rispetto a quelle negli altri organi. I ricercatori hanno quindi indagato se una delle spiegazioni potesse risiedere proprio nella natura meccanica del tessuto cardiaco, costantemente sottoposto a contrazione, pressione e deformazione. Per farlo hanno utilizzato modelli sperimentali differenti e innovativi. Da un lato hanno studiato cosa accade quando il cuore viene “scaricato” dal punto di vista meccanico: in queste condizioni le cellule tumorali proliferano molto di più. Dall’altro hanno impiegato tessuti cardiaci ingegnerizzati in laboratorio, in cui è stato possibile modulare il carico meccanico e osservare direttamente la risposta delle cellule tumorali. Il risultato è stato coerente: quando il tessuto cardiaco batte e genera carico meccanico, la crescita del tumore rallenta; quando questo stimolo viene ridotto, le cellule tumorali riprendono a proliferare.
Il battito? Non solo una funzione fisiologica
“I nostri risultati dimostrano che la pulsazione cardiaca non è solo una funzione fisiologica, ma può agire come un soppressore naturale della crescita tumorale”, afferma Serena Zacchigna, docente di Biologia Molecolare dell’Università di Trieste e responsabile del laboratorio di Biologia Cardiovascolare dell’ICGEB. “Questo suggerisce che l’ambiente cardiaco è sfavorevole alle cellule tumorali non solo per ragioni immunologiche o metaboliche, ma anche perché la sua continua attività meccanica ne limita fisicamente l’espansione”, aggiunge.
“Uno degli aspetti più affascinanti di questa ricerca – commenta Giulio Pompilio, direttore scientifico del Centro Cardiologico Monzino IRCCS – consiste nell’aver fatto emergere che le forze meccaniche che regolano l’attività del cuore, note per determinare un ambiente ostile alla sua abilità rigenerativa, esercitano di converso un’azione biologica benefica nel contrastare la crescita tumorale. Forse si tratta di due facce della stessa medaglia. Mi sembra inoltre importante sottolineare che questo lavoro è stato possibile grazie alla collaborazione di esperti in settori diversi, dalla cardiologia, all’oncologia, alla bioingegneria e alla bioinformatica”.
Il dato più interessante riguarda il livello a cui questo effetto si manifesta. Il lavoro mostra infatti che le forze meccaniche esercitate dal cuore non si fermano alla superficie delle cellule tumorali, ma incidono anche su alcuni meccanismi interni che ne regolano la capacità di moltiplicarsi. Si tratta di un passaggio importante perché collega in modo concreto la dimensione meccanica dell’ambiente cellulare con la regolazione epigenetica del tumore. In altre parole, il cuore non sarebbe ostile alle cellule tumorali solo per ragioni immunologiche o metaboliche, ma anche perché il suo stesso movimento ne limita fisicamente l’espansione.
Il “manicotto”
Un altro elemento di grande valore è la capacità dello studio di mettere in relazione ricerca di base e osservazione clinica. I risultati ottenuti nei modelli sperimentali sono stati infatti confrontati con metastasi cardiache umane, analizzate in parallelo a lesioni localizzate in altri organi degli stessi pazienti. Questo ha permesso di verificare che le firme molecolari osservate in laboratorio trovano riscontro anche nei campioni umani, rafforzando la solidità del lavoro e il suo potenziale impatto. Alla luce di questi risultati, un team di scienziati italiani – coordinati da Domenico Prattichizzo, direttore del Siena Robotics and Systems Lab (SIRSLab) dell’Università di Siena, e Serena Zacchigna – ha sviluppato una sorta di “manicotto” gonfiabile che simula il battito cardiaco e che è in grado di stimolare i tessuti esterni colpiti dal tumore. Il team ha condotto esperimenti su diversi modelli preclinici. Il risultato è stato sorprendente: i tumori esposti alla stimolazione meccanica hanno visto la loro velocità di proliferazione rallentare di oltre il 50% rispetto a quelli non stimolati.
L’ipotesi meccano-biologica è che la stimolazione confonda i meccanosensori delle cellule tumorali, organi di senso che in condizioni normali segnalano se c’è abbastanza “spazio intercellulare” per duplicarsi. Se forzate a percepire un ambiente reso artificialmente denso e in costante movimento, le cellule potrebbero essere indotte a rallentare la loro proliferazione.
Valentina Arcovio
