La luce come nuovo strumento per il controllo del battito cardiaco

L’emergenza globale non ancora risolta

Le aritmie cardiache rappresentano un problema sanitario di primo piano. Secondo le stime, entro il 2030 potrebbero essere responsabili di oltre 25 milioni di decessi a livello mondiale. In Italia, in base ai dati dell’Istituto superiore di sanità, colpiscono circa il 2% della popolazione, con un impatto significativo sulla qualità e sull’aspettativa di vita dei pazienti.

Le terapie attualmente disponibili – farmaci antiaritmici e dispositivi di stimolazione elettrica – hanno migliorato la gestione della malattia, ma non sono prive di limiti: "Seppur efficaci, presentano limiti rilevanti, tra cui gli effetti collaterali e il rischio di recidiva", spiega Francesco Lodola, professore di Fisiologia all’Università di Milano-Bicocca.

Un interruttore molecolare che risponde alla luce

Il nuovo approccio nasce dalla collaborazione tra Università di Milano-Bicocca, Università di Harvard, Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) e Politecnico di Milano. I ricercatori hanno sviluppato una strategia basata su Ziapin2, una piccola molecola fotosensibile capace di inserirsi nella membrana delle cellule cardiache. Quando viene illuminata, la molecola cambia conformazione e modifica le proprietà elettriche della membrana cellulare, influenzando direttamente l’attività elettrica del cuore. Ziapin2 è stata sviluppata dal Politecnico di Milano, caratterizzata dall’IIT ed è protetta da un brevetto congiunto delle due istituzioni.

Perché la stimolazione ottica fa la differenza

Il vero punto di forza della stimolazione ottica è la precisione. A differenza delle tecniche tradizionali, la luce consente un controllo estremamente fine sia nello spazio sia nel tempo. "La stimolazione ottica emerge come un approccio innovativo, grazie all’elevata precisione spazio-temporale, poiché può essere direzionata verso il tessuto di interesse controllando finemente l’inizio e la durata dello stimolo, e al suo carattere minimamente invasivo", sottolinea Lodola. Un vantaggio che potrebbe tradursi in trattamenti più mirati, con minori effetti collaterali e un ridotto rischio di ricomparsa delle aritmie.

Il test sui modelli di cuore umano

L’efficacia della nuova strategia è stata dimostrata in modelli avanzati di tessuto cardiaco umano ingegnerizzato, ottenuti da cellule staminali. In laboratorio i ricercatori hanno riprodotto aritmie da rientro, una delle forme più comuni e difficili da trattare, caratterizzata da impulsi elettrici che continuano a circolare in un circuito chiuso all’interno del tessuto cardiaco. I risultati mostrano che, una volta attivata dalla luce, Ziapin2 è in grado di modulare le proprietà elettriche delle cellule cardiache fino a interrompere le irregolarità del ritmo.

Un’alternativa all’optogenetica e alle terapie tradizionali

Lo studio, pubblicato sulla rivista Cell Biomaterials, rappresenta la prima conferma sperimentale del potenziale della stimolazione ottica come alternativa non solo a farmaci e stimolazione elettrica, ma anche all’optogenetica. Quest’ultima, infatti, richiede la modifica genetica delle cellule per renderle sensibili alla luce, un passaggio che solleva questioni di sicurezza e applicabilità clinica.

L’uso di una molecola fotosensibile come Ziapin2 apre invece la strada a un controllo del ritmo cardiaco senza interventi genetici, ponendo le basi per futuri sviluppi clinici in una delle aree più complesse della cardiologia.