Tejido cardíaco auricular y ventricular diseñados en 3D podrán revolucionar la medicina personalizada y el desarrollo de fármacos.
Investigadores en Israel, y Canadá, han logrado producir tejidos cardíacos diseñados en 3D a partir de células cardíacas. Se trata de células auriculares y ventriculares derivadas de células madre humanas.
Los tejidos, que simulan los tejidos cardíacos de la aurícula (aurícula, o la cámara superior del corazón a través de la cual la sangre ingresa a los ventrículos) o los ventrículos, servirán en un futuro cercano para personalizar medicamentos para pacientes cardíacos y desarrollar nuevos medicamentos para tratarlos.
En un futuro más lejano, se espera que la tecnología se utilice en la producción de implantes para áreas dañadas en las aurículas y los ventrículos.Para demostrar el potencial inherente de esta tecnología, los investigadores desarrollaron un modelo de arritmia en el tejido auricular diseñado.
El modelo simula el tipo más común de latidos cardíacos irregulares, la fibrilación auricular. Por tanto permite examinar el efecto de los medicamentos para prevenir o detener la arritmia después de que ha comenzado.
Los modelos de tejido auricular y ventricular mostraron propiedades únicas en términos de patrones de expresión de genes y proteínas, actividad eléctrica y propiedades contráctiles. Todas estas similares a sus cámaras correspondientes en el corazón in vivo.
“La separación entre estos dos tipos de tejidos es importante porque los medicamentos que pueden mejorar la función de las células auriculares y, por lo tanto, prevenir las arritmias en la aurícula pueden causar daño a la función de las células ventriculares e incluso inducir arritmias ventriculares”, explicó el investigador principal, el profesor Lior Gepstein.
“Por ejemplo, para la fibrilación auricular, el tipo más común de latidos cardíacos irregulares que también es responsable de más de una cuarta parte de todos los accidentes cerebrovasculares, queremos influir en la actividad eléctrica de las células auriculares usando drogas, sin afectar la función del tejido ventricular.
Ahora que podemos fabricar individualmente las células de la aurícula y el ventrículo, y podemos analizar cada medicamento para cada tipo de célula por separado”.
Las herramientas de investigación desarrolladas en el presente estudio (tejido auricular y ventricular diseñado por ingeniería genética y métodos innovadores para estudiarlas) podrían revolucionar el campo del desarrollo de fármacos.
Al mismo tiempo mejorar la capacidad de adaptar personalmente los fármacos al paciente a partir del cual se produjo el tejido (personalizado medicina).
A la larga, el profesor Gepstein espera: “podremos utilizar métodos similares para producir tejido cardíaco para trasplantes en pacientes cardíacos. Estos tejidos serán bien recibidos porque se basan en las características genéticas del paciente mismo.”
La investigación, que se publicó en Nature Communications, fue dirigida por el Prof. Gepstein, del Technion junto con Idit Goldfracht.
El trabajo se realizó como parte de una colaboración entre el Technion y el laboratorio del profesor Gordon Keller, quien es el director del Instituto de células madre McEwen.
El presente artículo complementa un estudio previo del laboratorio de Gepstein que se publicó recientemente en el Journal of the American College of Cardiology.
En ese artículo, se derivó un modelo bidimensional único de tejido cardíaco a partir de una fuente de células madre humanas específicas del paciente, lo que permite modelar y estudiar arritmias complejas en trastornos cardíacos hereditarios.
En este trabajo, realizado por el Dr. Rami Shinnawi y Naim Shaheen del grupo de investigación del Prof. Gepstein, este modelo único se utilizó para el estudio de un síndrome arritmogénico hereditario potencialmente mortal llamado síndrome de QT corto.
Este síndrome puede provocar una variedad de arritmias e incluso la muerte súbita en pacientes jóvenes.
El modelo presentado por el equipo del profesor Gepstein hace posible reconstruir e investigar los mecanismos subyacentes de las arritmias en esta enfermedad, probar diferentes tratamientos en el laboratorio y elegir de antemano el tratamiento óptimo para el paciente específico.
Este trabajo también demostró la posibilidad de utilizar la edición genética (CRISPR) para corregir la mutación que conduce a la arritmia en esta enfermedad, proporcionando evidencia de prueba de concepto del potencial de este enfoque para el tratamiento de trastornos genéticos en el futuro
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