Come si rigenera il cuore? Dopo innumerevoli brainstorming, ho trovato il "tesoro"

Il cuore umano può rigenerarsi?

"Sebbene la capacità rigenerativa sia limitata, è possibile fino a un certo punto." Negli ultimi 20 anni, Chen Jinghai, ricercatore e supervisore di dottorato presso il Secondo Ospedale Affiliato della Facoltà di Medicina dell'Università di Zhejiang (di seguito denominato Secondo Ospedale dell'Università di Zhejiang), si è impegnato nella ricerca nel campo della rigenerazione e riparazione cardiaca.

Nell'ottobre di quest'anno è stato annunciato il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina 2024. Due scienziati americani hanno vinto questo riconoscimento per la scoperta dei miRNA (microRNA) e del loro ruolo nella regolazione genica post-trascrizionale.

I miRNA sono oggetto di ricerca da molti anni da parte di Chen Jinghai: quale ruolo svolgono nella rigenerazione miocardica? Come possiamo rendere la capacità di rigenerazione delle cellule miocardiche più forte e duratura?

Queste domande sono strettamente collegate e Chen Jinghai si avvicina sempre di più alla verità, risolvendole più volte. "Ci saranno molti fallimenti nel processo di ricerca, ma è difficile resistere alla tentazione di trovare la risposta."

Pieno di entusiasmo, dedizione e perseveranza... Chen Jinghai, che possiede queste qualità, e il team del centro cardiologico del Secondo Ospedale dell'Università di Zhejiang guidato da Wang Jianan, accademico dell'Accademia cinese delle scienze, hanno intrapreso una strada diversa all'avanguardia nella ricerca sul cuore.

Sentiva di aver trovato una persona che la pensava come lui.

Elegante e modesto, che parla lentamente e chiaramente e prende appunti dettagliati dopo ogni domanda dell'intervista, Chen Jinghai trasuda sempre la meticolosità e il rigore della ricerca scientifica.

"In Cina, le malattie cardiovascolari sono la principale causa di morte tra la popolazione, più del cancro." Dopo la laurea, Chen Jinghai ha iniziato a dedicarsi alla ricerca sulle malattie cardiovascolari. Quella che all'inizio era stata una scelta casuale, divenne gradualmente la sua carriera preferita e vi si immerse completamente.

Prima di tornare in Cina, Chen Jinghai ha lavorato in centri di ricerca come la Sanford School of Medicine presso la South Dakota University, la Harvard Medical School e il Boston Children's Hospital. Nel 2015 è stato introdotto al Secondo Ospedale dell'Università di Zhejiang.

Chen Jinghai scelse il Secondo Ospedale dell'Università di Zhejiang perché lo riteneva insostituibile sia in termini di potenza che di ambiente favorevole.

"Ho fatto ricerche sul cuore. Durante gli esperimenti sugli animali, ho bisogno di un piccolo dispositivo a ultrasuoni per animali per rilevare le funzioni di contrazione e rilassamento del cuore. Questo dispositivo è costoso. Ma a quel tempo, il secondo ospedale dell'Università di Zhejiang aveva un dispositivo del genere." Chen Jinghai ha detto con un sorriso che per lui questo era un collegamento estremamente critico. "Se non avessi questo dispositivo, sarebbe difficile portare avanti la mia ricerca anche se tornassi. Inoltre, il secondo ospedale dell'Università di Zhejiang aveva già costruito l'unico laboratorio cardiovascolare chiave della provincia a quel tempo, il che era molto raro."

Ciò che più piace a Chen Jinghai è l'atmosfera del Secondo Ospedale dell'Università di Zhejiang. "Ricordo ancora la prima volta che sono andato al Zhejiang University Second Hospital, ho avuto una discussione animata con il Segretario Wang Jianan e altri esperti nel campo cardiovascolare su questioni professionali. Non c'era affatto l'atmosfera nervosa di un colloquio. In quel momento, ho avuto la sensazione di aver trovato persone che la pensavano come me."

Nel 2019, Chen Jinghai ha partecipato al convegno annuale della BCVS Cardiovascular Foundation negli Stati Uniti. Foto fornita dall'ospedale

Come si rigenera il cuore? Come l'estrazione mineraria, andando sempre più in profondità

Il cuore può rigenerarsi? Per la gente comune questa è una domanda magica, ed è anche un argomento di ricerca a cui Chen Jinghai ha dedicato molti sforzi.

Chen Jinghai ha spiegato che la rigenerazione cardiaca si riferisce alla capacità del tessuto cardiaco di ripararsi e ricostruirsi dopo un danno. Studi attuali hanno scoperto che i vertebrati inferiori, come le salamandre e i pesci zebra, hanno la capacità di rigenerare il cuore; Per quanto riguarda gli esseri umani adulti, la capacità rigenerativa del cuore è molto limitata, ma ci sono comunque prove che il cuore possa essere in grado di rigenerarsi fino a un certo punto.

Perché studiare la rigenerazione cardiaca? nel Paese, circa il 50% dei pazienti affetti da malattie cardiache muore per infarto del miocardio e successiva insufficienza cardiaca. La cicatrice fibrotica formata dalla perdita di un gran numero di cellule miocardiche dopo un infarto del miocardio è la causa principale dell'insufficienza cardiaca. Le attuali misure globali, come farmaci e interventi, non sono in grado di riparare completamente il miocardio necrotico o di migliorare la progressione dell'insufficienza cardiaca dopo un infarto miocardico causato dalla fibrosi.

"Se riuscissimo a trovare il collegamento fondamentale tra riparazione e rigenerazione cardiaca, allora questi problemi potrebbero essere risolti radicalmente." Il lavoro di ricerca di Chen Jinghai si concentra sui meccanismi di ricostruzione patologica, come la rigenerazione delle cellule miocardiche e la fibrosi miocardica dopo un infortunio.

Già durante il suo periodo post-dottorato presso la Harvard Medical School, Chen Jinghai studiò il ruolo dei miRNA nella proliferazione e nella rigenerazione del miocardio. "Abbiamo scoperto per primi che il cluster genico miR-17-92 può promuovere la proliferazione delle cellule miocardiche nel periodo embrionale, perinatale e nell'età adulta e ha un effetto protettivo sulla funzionalità cardiaca dopo un infarto del miocardio."

Per Chen Jinghai e il suo team, questa scoperta è solo il primo passo della Grande Muraglia: continueranno ad addentrarsi sempre più in profondità, come nell'attività mineraria.

Il cluster genico miR-17-92 è composto da 6 "membri". Quale specifico "membro" è realmente in grado di promuovere la proliferazione e la rigenerazione del miocardio?

"Abbiamo scoperto che miR-19 può promuovere la proliferazione e la rigenerazione dei cardiomiociti dopo un infarto miocardico, ridurre la fibrosi e proteggere la funzionalità cardiaca dopo un infarto miocardico." Nel corso dello studio del miR-19, Chen Jinghai ha anche scoperto che la perdita del gene PTEN, bersaglio del miR-19, può aumentare significativamente la proliferazione dei cardiomiociti adulti dopo un danno ischemico, ridurre l'ipertrofia patologica e la fibrosi del miocardio dopo un infarto del miocardio e proteggere la funzionalità cardiaca. Allo stesso tempo, gli inibitori di PTEN hanno un potenziale valore clinico traslazionale nella rigenerazione e riparazione cardiaca. In questo progetto di ricerca, l'inibizione di PTEN ha influenzato i processi mitocondriali. Si sono concentrati sui mitocondri e hanno scoperto che la loro regolazione potrebbe promuovere la proliferazione e la rigenerazione dei cardiomiociti dopo un infortunio.

I risultati di queste ricerche sono stati pubblicati sulle più importanti riviste internazionali.

Guardando indietro, Chen Jinghai e il suo team hanno trascorso 10 anni a chiarire il ruolo dell'asse miR-17-92 e miR-19-PTEN nella proliferazione e nella rigenerazione del miocardio. Collegarono strettamente ogni anello al successivo, portando passo dopo passo ai successivi problemi scientifici e svelando il mistero passo dopo passo.

Mantieni la tua curiosità e la tua mente sarà aperta

La ricerca scientifica è un lungo processo che prevede fallimenti, l'impatto di nuove idee e ripetuti sovvertimenti. Nell'espressione di Chen Jinghai, tutto questo diventava: interessante. "Mi piace leggere romanzi gialli e il processo di scoperta della verità passo dopo passo. Fare ricerca scientifica è come risolvere un caso."

Chen Jinghai ha fatto un'analogia interessante: un coniglio ti salta davanti e tu gli spari. Il coniglio si spaventa per lo sparo e scappa. Se colpisci l'orecchio del coniglio e spari di nuovo, il coniglio non sentirà lo sparo e non scapperà, e tu coglierai l'occasione per sparargli e ucciderlo. Quale conclusione trarresti basandoti solo sulle apparenze? ——Per saltare si possono usare le orecchie di coniglio. "Certo, sappiamo tutti che non è così. È così che funziona la ricerca scientifica. Ci sono molte scatole nere dietro ogni fenomeno, e dobbiamo scavare e dimostrarlo passo dopo passo."

Chen Jinghai ha descritto questo come un processo di "apertura mentale".

"Mi piace la sensazione di fare ricerca scientifica, sollevare domande, risolvere problemi e partecipare all'intero processo di ricerca di un problema. Quando i risultati della ricerca e i dati saranno ottenuti, sarò così emozionato che non riuscirò a dormire. Quella sensazione di gioia è incomparabile."

Scoprire e risolvere i problemi non è facile. Proprio come nello studio della rigenerazione cardiaca, come possiamo cogliere il "punto chiave" tra così tanti fattori complessi?

“Devi mantenere la tua curiosità. Devi anche essere disposto ad accettare le sfide. Ad esempio, quando la tua ricerca non corrisponde alla realtà, hai il coraggio di saltare fuori in tempo? Riesci ad accettare cose nuove in tempo?”

Prima che il concetto di rigenerazione cardiaca fosse accettato, l'idea ampiamente accettata in ambito accademico era che il miocardio fosse una cellula terminalmente differenziata, incapace di proliferare e rigenerarsi. Con lo sviluppo della tecnologia, i ricercatori hanno gradualmente dimostrato che il miocardio rigenerato deriva dalla proliferazione delle cellule miocardiche esistenti, piuttosto che dalla differenziazione e rigenerazione delle cellule staminali. "Quando viene fuori una nuova teoria, bisogna essere coraggiosi e rigorosi nel verificarla e nel fare progressi in nuove direzioni."

L'iterazione e l'aggiornamento della ricerca scientifica sono molto rapidi.

"La ricerca deve essere aggiornata in modo tempestivo. Non significa necessariamente ricominciare da capo. Possiamo apportare nuovi sviluppi mantenendo le fondamenta della ricerca originale." Chen Jinghai ha affermato con franchezza: "Alcune delle ricerche attualmente condotte nel mio laboratorio non sono più esattamente le stesse di prima".

Nell'ultimo decennio, l'emergere di concetti di informazione biologica di massa, il rapido sviluppo dell'intelligenza artificiale e l'emergere di più linee genetiche hanno spinto i ricercatori ad adattarsi e cambiare costantemente.

Secondo Chen Jinghai, questo processo è molto emozionante, ma naturalmente è anche accompagnato da dolore. "Si può dire che è doloroso e felice."

Chen Jinghai ha fatto un esempio: i topi utilizzati nel loro istituto di ricerca erano inizialmente ibridi di due o tre geni e ci è voluto circa un anno per ottenere i topi per gli esperimenti. Successivamente è comparsa una nuova linea genetica e quattro ceppi di topi erano ibridi; ci è voluto quasi un anno e mezzo per ottenere i topi per gli esperimenti.

"Anche i nostri modelli di ricerca dovranno essere aggiornati di conseguenza. Sebbene il processo possa sembrare più complicato, l'accuratezza dell'esperimento verrà effettivamente migliorata."

Per fare ricerca scientifica, serve un cuore forte

Nel corso degli anni, molte persone hanno chiesto a Chen Jinghai: cosa si dovrebbe fare se si incontrano colli di bottiglia nel processo di ricerca scientifica?

"A volte dico agli studenti che potrebbe essere meglio concentrarsi sul problema in sé piuttosto che guardare solo ai risultati. Cambiate prospettiva e affrontatelo con ottimismo."

Ciò che Chen Jinghai ha detto corrisponde in realtà a quanto ha sperimentato: alcuni risultati della ricerca non sono stati raggiunti a metà strada; alcuni risultati della ricerca sono stati appena completati, ma altri hanno preso il sopravvento; alcuni risultati di ricerche sono falliti nonostante l'investimento di molto tempo ed energia... "Mantieni un cuore forte, il fallimento è comune, ma devi credere che ci sarà sempre un momento di successo."

Chen Jinghai e il suo team sono impegnati a esplorare la patogenesi delle malattie cardiache e a fornire una base teorica e una verifica sperimentale sugli animali per la prevenzione e il trattamento delle malattie cardiovascolari dal punto di vista della biologia molecolare. "Stiamo anche promuovendo attivamente la trasformazione clinica."

Il processo di ricerca scientifica è lungo, ma l'ospedale ha incoraggiato Chen Jinghai. "L'ospedale ha fondi di supporto. I laboratori chiave nazionali e provinciali ci hanno fornito piattaforme di strumenti e attrezzature sperimentali su larga scala, nonché piattaforme per scambi di talenti interdisciplinari. Questi hanno fornito nuove idee per la nostra innovazione nella ricerca scientifica e la trasformazione dei prodotti."

Naturalmente, ciò per cui Chen Jinghai è più grato è la ricca atmosfera accademica del Secondo Ospedale dell'Università di Zhejiang. "Non puoi fare ricerca scientifica da solo. Qui ci sono esperti in diversi campi. Quando incontri confusione, puoi trovare persone a cui chiedere aiuto. La loro guida può renderti improvvisamente illuminato, e l'efficienza è molto più alta rispetto alla ricerca di libri e informazioni da solo."

Per Chen Jinghai ci sono ancora altri "tesori" che vale la pena esplorare nel campo della rigenerazione cardiaca. "Scriverò tutti i problemi che ho trovato durante il processo di ricerca scientifica che non possono essere studiati temporaneamente nel mio promemoria. Ho già diverse pagine lunghe. Penso che in futuro, alla fine, avranno delle risposte."