Un nuovo modello sperimentale per studiare la cachessia muscolare associata ai tumori arriva dall’Università di Padova. Il lavoro, pubblicato sulla rivista Cell Reports Methods, descrive una piattaforma innovativa basata su organoidi neuromuscolari derivati da cellule staminali pluripotenti indotte di origine umana (hiPSC), con l’obiettivo di riprodurre in laboratorio la perdita di massa muscolare provocata dal cancro.

La cachessia tumorale è una sindrome che può colpire fino all’80% dei pazienti con tumori solidi. È caratterizzata da una progressiva perdita di massa muscolare, talvolta accompagnata da riduzione del tessuto adiposo, e incide in modo significativo sulla qualità della vita, sulla risposta ai trattamenti chemioterapici e sulla sopravvivenza. Nonostante l’impatto clinico rilevante, al momento non esistono terapie realmente efficaci.

Tra le difficoltà che ostacolano lo sviluppo di nuovi trattamenti vi sono i limiti dei modelli animali, che non sempre riescono a riprodurre fedelmente i meccanismi biologici umani. Da qui la necessità di sviluppare sistemi sperimentali tridimensionali basati su tessuti umani, capaci di studiare i processi molecolari della cachessia riducendo al contempo il ricorso alla sperimentazione animale.

Un modello tridimensionale più vicino alla fisiologia umana

Nel lavoro condotto dai dipartimenti di Medicina molecolare e di Scienze biomediche dell’ateneo padovano, i ricercatori hanno utilizzato organoidi neuromuscolari (NMO) ottenuti da hiPSC. Grazie alla struttura tridimensionale, le fibre muscolari sperimentali — i cosiddetti miotubi — sono risultate più mature e sviluppate rispetto a quelle coltivate nei tradizionali sistemi bidimensionali. Inoltre, la presenza di componenti nervose all’interno degli organoidi contribuisce a creare un ambiente più fisiologico e a riprodurre in modo più accurato le risposte muscolari.

«Avere in laboratorio un modello di muscolo scheletrico umano in cui poter studiare i meccanismi molecolari alla base della cachessia muscolare indotta dal cancro apre nuove prospettive per la conoscenza e l’identificazione di possibili bersagli terapeutici specifici per gli esseri umani. Queste prospettive in futuro potrebbero estendersi anche allo studio di altre patologie che, direttamente o indirettamente, affliggono il muscolo scheletrico – spiega la dottoressa Anna Urciuolo del Dipartimento di Medicina Molecolare dell'Università di Padova –. I risultati pubblicati sono frutto di un'attività collaborativa fertile all’interno dell’Ateneo patavino, che ha in particolare coinvolto i colleghi Roberta Sartori e Marco Sandri, del Dipartimento di Scienze biomediche e da anni studiosi di cachessia muscolare. Competenze ed esperienze complementari si sono unite a un approccio scientifico multidisciplinare per raggiungere un obiettivo comune».

Riprodotte le caratteristiche chiave della cachessia

Gli organoidi neuromuscolari hanno dimostrato di rispondere agli stimoli atrofici riproducendo le principali caratteristiche della cachessia tumorale quando esposti a terreno di coltura condizionato proveniente da cellule tumorali in grado di indurre la sindrome.

Nel modello sperimentale sono stati osservati perdita di massa muscolare, indebolimento della contrazione, alterazioni dei livelli intracellulari di calcio — fondamentali per il meccanismo contrattile —, presenza di mitocondri danneggiati e frammentati con conseguenti deficit energetici, nonché un aumento dei processi di autofagia che portano alla degradazione dei componenti cellulari.

Secondo i ricercatori, il modello di organoide neuromuscolare derivato da cellule staminali umane rappresenta un passo avanti per la ricerca sulla cachessia tumorale. Oltre a consentire lo studio dei meccanismi molecolari alla base della perdita di massa muscolare, offre una piattaforma per sviluppare e testare potenziali strategie terapeutiche, inclusi farmaci più selettivi e mirati.

Il sostegno alla ricerca

Lo studio è stato realizzato grazie a un «My First AIRC Grant», finanziamento quinquennale assegnato alla dottoressa Anna Urciuolo per il progetto intitolato «Modeling and targeting the mechanisms underlying cancer-cachexia using human neuromuscular system in vitro models». Il progetto ha ricevuto anche un contributo della Fondazione Panciera, in memoria di Ezio, Maria e Bianca Panciera.

La nuova piattaforma sperimentale si inserisce in un filone di ricerca che punta a rendere i modelli preclinici sempre più aderenti alla biologia umana, con l’obiettivo di accelerare l’identificazione di terapie efficaci per una condizione che, ancora oggi, rappresenta una delle principali complicanze dei tumori solidi.