Cari Amici dell’Associazione “Gli Amici di Emanuele – Fondo DMD – Onlus”, desidero brevemente aggiornarVi circa il progetto per il quale mi avete generosamente sostenuto: “Quando la matematica e la biomeccanica sono al servizio della ricerca sulle Distrofie Muscolari”, svolto in collaborazione con il Prof. Yvan Torrente direttore del Laboratorio Cellule Staminali del “Centro Dino Ferrari” e il Prof. José Felix Rodríguez Matas del Laboratorio di Meccanica delle Strutture Biologiche del Politecnico di Milano.
Nonostante le difficoltà legate alla pandemia globale che ha reso questo periodo molto difficile per tutti, in particolare per i pazienti affetti da distrofia muscolare, ho continuato a lavorare e non mi sono mai fermato!
Nel luglio 2020 abbiamo eseguito gli esperimenti per caratterizzare il collegamento tra fibra e matrice extra-cellulare nel diaframma sano e distrofico di topo. Il muscolo è stato sottoposto ad estensione uniassiale controllata utilizzando un dispositivo da noi progettato e realizzato, accoppiato con il microscopio a fluorescenza per visualizzare le singole fibre muscolari. I campi di deformazione locale a livello microscopico sono stati analizzati mediante la correlazione digitale di immagini.
Nel dicembre 2020 ho conseguito il titolo di dottore di ricerca in Bioingegneria presso il Politecnico di Milano, con la tesi di dottorato intitolata “Multiscale Chemo-Mechanical Modeling of Dystrophic Skeletal Muscle Biomechanics”.
Nel gennaio 2021 abbiamo pubblicato sulla rivista Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials il nuovo articolo intitolato “Effect of myofibril architecture on the active contraction of dystrophic muscle. A mathematical model”. Questo recente lavoro introduce una descrizione più dettagliata della microstruttura delle fibre muscolari al fine di interpretare meglio i disturbi associati alla Distrofia Muscolare di Duchenne (DMD). I risultati confermano che i cambiamenti della microstruttura muscolare, ovvero la dispersione nell’orientamento delle miofibrille, i disordini nella struttura dei sarcomeri e le ramificazioni delle fibre, hanno un impatto importante sulla biomeccanica del muscolo, ovvero sulla forza e velocità di contrazione. L’articolo presenta un approccio innovativo e un importante passo in avanti verso l’obiettivo di realizzare un modello matematico che potrà essere utile ai clinici per prevedere l’evoluzione della malattia nel muscolo e identificare possibili nuove terapie.
Inoltre, abbiamo sottomesso ad un’altra rivista scientifica un nuovo articolo intitolato “Deformation analysis from micro- to macro-structure in skeletal muscle” che riporta i risultati preliminari degli esperimenti svolti sul diaframma sano e distrofico. I risultati non mostrano differenze significative nei campi di deformazione tra i campioni sani e distrofici indicando che la connessione tra fibra e matrice extra-cellulare nel muscolo distrofico non è alterata dalla patologia. Questa osservazione confermerebbe che le alterazioni nella microstruttura del muscolo, dovute alla mancanza di distrofina, siano principalmente associate a disturbi della struttura sarcomerica a livello delle miofibrille e ad un aumento della rigidità a livello muscolare, senza compromettere l’integrità della struttura macroscopica.
Infine, nell’aprile 2021, ho vinto il bando pubblicato dal Politecnico di Milano per l’assegno di ricerca annuale come esperto nella modellazione biomeccanica riguardante il progetto per lo sviluppo di un algoritmo predittivo del rischio di rottura della placca aterosclerotica nelle coronarie. Il progetto, che coinvolgerà diversi centri specialistici, consentirà di espandere ulteriormente le mie competenze anche nel campo dell’aterosclerosi coronarica.
Nel contempo continueremo sempre con entusiasmo ad approfondire l’affascinante ricerca scientifica sulle Distrofie Muscolari!
Un forte abbraccio a tutti Voi e a presto!
Marco Stefanati