Effetti dell’infezione da COVID-19 sull’infiammazione e la fibrosi cardiaca. Modellizzazione in vitro – Cardio-COV

Durata: 6 mesi

Per comprendere i meccanismi alla base dei danni cardiaci collegati all’infezione COVID il Centro Cardiologico Monzino, con la collaborazione dell’Istituto Nazionale Malattie Infettive “Lazzaro Spallanzani” di Roma e dell’azienda di ricerca biomedica innovativa React4life, ha ottenuto dalla Regione Lombardia un finanziamento per un progetto di ricerca semestrale dal titolo “Effetti dell’infezione da COVID- 19 sull’infiammazione e la fibrosi cardiaca. Modellizzazione in vitro: Cardio-COV”.

Fin dal principio della pandemia, l’infezione causata dal nuovo coronavirus SARS-CoV-2 si è dimostrata capace di causare conseguenze non solo a livello respiratorio, ma anche a livello cardiaco, con complicanze come aritmie e scompenso, persistenti anche dopo la guarigione. Al momento non è chiaro se queste conseguenze siano da imputare direttamente al virus o all’effetto della cosiddetta “tempesta citochinica”, causata dall’aumento molto marcato di fattori infiammatori circolanti. Quindi sappiamo che il virus danneggia il cuore, ma non conosciamo i meccanismi molecolari che creano questo danno, e per questo al momento non disponiamo di farmaci mirati in grado di garantire una cardioprotezione più efficace.

Il progetto Cardio-Cov (finanziato nell’ambito del bando “Programma Operativo Regionale 2014-2020”, Linea 2A) si propone di far luce su questi meccanismi esaminando l’interazione tra il Coronavirus e le cellule stromali del cuore, un tipo cellulare coinvolto nella risposta infiammatoria e fibrotica.

«Già nei primi dati provenienti dalla Cina a fine Febbraio, si evidenziava la presenza di problemi cardiovascolari rilevanti nei pazienti colpiti dall’infezione – spiega Maurizio Pesce, Responsabile dell’Unità di Ricerca in Ingegneria tissutale cardiovascolare del Monzino e coordinatore del progetto – Abbiamo quindi ipotizzato che il danno sistemico causato dall’infezione potesse colpire direttamente il cuore mediante una trasmissione diretta del virus alle cellule cardiache, oppure attraverso un meccanismo indotto dall’aumento delle citochine infiammatorie circolanti. In supporto di questa ipotesi vi è l’evidenza che una delle vie più importanti con le quali il virus entra nelle cellule dell’ospite, il recettore ACE2, è molto espresso nelle cellule stromali cardiache e che queste cellule sono importanti nella risposta paracrino/infiammatoria alla base della fibrosi e dello scompenso cardiaco».

Cardio-COV si è avvalso di metodiche virologiche classiche e tecnologie innovative di ingegnerizzazione tissutale, grazie alle quali è stato possibile verificare direttamente gli effetti dell’infezione, o l’attivazione dei meccanismi infiammatori nel miocardio. Inoltre, essendo le tecnologie a disposizione dei Partner in grado di effettuare stimolazione con farmaci in modo altamente controllato e riproducibile, è stato possibile studiare l’efficacia di composti farmacologici cardioprotettivi. Quest’ultimo risultato sarà molto utile per identificare terapie in grado di ridurre il rischio di miocarditi, shock cardiogenico, infiammazione o fibrosi cardiaca, correlato all’infezione da SARS-CoV-2.

Partendo dal Know-how del Monzino, che dispone di esperienza per l’analisi delle cellule stromali cardiache ed il loro potenziale infiammatorio e fibrotico, il progetto ha analizzato la riposta in vitro all’esposizione al SARS-CoV-2 utilizzando campioni di virus messi a disposizione dall’Istituto Nazionale Malattie infettive (INMI) “Lazzaro Spallanzani”, che è stato tra i primi al mondo ad isolare il virus SARS-CoV-2. Lo studio si è avvalso inoltre di una tecnologia all’avanguardia, messa a punto da React4life, la tecnologia brevettata MIVO (Multi In Vitro Organ) che consente di ospitare e coltivare in condizioni fluido-dinamiche sterili cellule, tessuti 2D o 3D, o biopsie di pazienti, riproducendo in vitro una condizione fisiologica vicina a quella reale del paziente, senza bisogno di sperimentazione su animali.

«Le prove che stiamo effettuando all’INMI - continua Alessandra Amendola, Dirigente biologo del laboratorio di Virologia dell’INMI – hanno lo scopo di approfondire la relazione, non ancora chiara, fra SARS-Cov-2 e cellule del cuore. In particolare, stiamo verificando la suscettibilità delle cellule stromali cardiache all’infezione da SARS-CoV-2 attraverso infezioni effettuate in-vitro, con l’isolato virale in nostro possesso. Dai risultati che otterremo, potremo capire se lo stroma cardiaco possa essere considerato un reservoir, cioè una fonte di produzione virale nei pazienti COVID. Inoltre, speriamo di chiarire se i danni cardiaci osservati in molti, ma non tutti i pazienti COVID, siano una conseguenza diretta del virus sulle cellule o se invece rappresentino un fenomeno più o meno correlato ad una potente risposta immunitaria, a sua volta conseguenza di altre caratteristiche dei pazienti che, fino ad oggi, non sono state ancora individuate».

Nell’ambito del progetto è stata inoltre utilizzata la tecnologia brevettata MIVO, un sistema fluidico multicamera che è il traguardo di anni di ricerca del team di React4life e un esempio di innovazione tecnologica italiana nel settore biotech. Come dichiara Silvia Scaglione, Co founder e CSO di React4life, «MIVO consente di agevolare e accelerare la ricerca scientifica dei ricercatori coinvolti nel drug discovery & development, in qualsiasi settore della frontiera medica. La nostra mission è di fornire soluzioni tecnologiche innovative a supporto della scienza, a beneficio dei pazienti».

«Il punto di forza di Cardio-Cov è che grazie alla tecnologia e alle competenze impiegate otterrà risultati immediatamente applicabili alla terapia – conclude Pesce – Il che significa in termini concreti che, anche in caso di una seconda ondata del virus, avremo nuovi strumenti per proteggere il cuore e quindi ridurre la mortalità e i temibili effetti di Covid-19 sulla nostra salute».

Responsabile Scientifico: Maurizio Pesce, Centro Cardiologico Monzino
Ricercatori coinvolti: Alessandra Amendola, Concetta Castilletti, Francesca Colavita, Giuseppe Sberna

Altri Partner:

Centro Cardiologico Monzino www.cardiologicomonzino.it
React4life www.react4life.com