Para un equipo de investigadores de Vanderbilt que intentan generar células del músculo cardíaco a partir de células madre, un equipo roto resultó ser algo bueno.
El equipo defectuoso empujó a los investigadores a probar un enfoque diferente. Recientemente informaron sobre su nuevo método, utilizando un "colchón Matrigel" para generar rápidamente células cardíacas adecuadas para estudios de enfermedades cardíacas y descubrimiento de fármacos, en la revista Investigación de circulación .
El nuevo método aborda un problema que los investigadores han tenido con las células musculares cardíacas derivadas de células madre pluripotentes inducidas por el hombre. Las células cardíacas derivadas de células madre no exhibían propiedades contráctiles similares a las células musculares cardíacas adultas normales, dijo Charles Hong, MD, Ph.D., Y Björn Knollmann, MD, Ph.D., quienes colaboraron para desarrollar el nuevo método.
Los investigadores creían que el problema era que el crecimiento de las células en las superficies de vidrio o plástico habituales no les permitía madurar en células cardíacas que latían.
En cambio, su objetivo era hacer crecer las células en "un sustrato flexible, con la esperanza de permitir que las células maduren y se contraigan, para que podamos hacer mediciones a nivel de una sola célula", dijo Hong, profesor asociado de medicina.
El equipo había logrado cierto éxito hacia este objetivo utilizando sustratos sintéticos como la poliacrilamida, que requiere exposición a la luz ultravioleta para formar un sustrato de gel.
Entonces la luz ultravioleta se rompió.
TK Feaster, Ph.D., que era un estudiante graduado en el laboratorio, decidió probar un tipo diferente de gel: un producto de matriz natural llamado Matrigel. Matrigel se usa comúnmente para cultivar células, pero generalmente se diluye.Feaster decidió usar Matrigel sin diluir para crear un "colchón" acolchado, su término, para las células.
Funcionó. Las células del músculo cardíaco derivadas de células madre crecieron en el colchón Matrigel con forma y parámetros contráctiles que combinaban con las células del músculo cardíaco recién aisladas, y respondieron a medicamentos que aumentan la fuerza de contracción.
La simplicidad del método lo hace muy atractivo.
"Ahora podemos generar rápida y económicamente estos miocitos cardíacos humanos y cuantificar las respuestas contráctiles en células individuales", dijo Knollmann, profesor de medicina. La clave del éxito del colchón Matrigel parece ser una combinación del sustrato flexible y desconocidoKnollmann agregó que los factores de crecimiento en Matrigel promueven la maduración celular.
Debido a que las células madre pluripotentes inducidas por humanos pueden generarse a partir de pacientes con enfermedades cardíacas genéticas, ahora es posible estudiar la biología subyacente de la enfermedad en células musculares cardíacas individuales.
Los dos grupos están realizando estudios mecanicistas para comprender cómo interactúan el aparato contráctil y el calcio en las células de pacientes con enfermedades cardíacas.
"Una vez que conocemos el mecanismo, también podemos usar las células de los pacientes para evaluar posibles terapias", dijo Knollmann.
El grupo de Hong está trabajando para miniaturizar y estandarizar el colchón Matrigel para desarrollar una plataforma de descubrimiento de fármacos. El objetivo, dijo, es hacer pantallas de alto rendimiento para encontrar nuevas terapias.
En el caso de la miocardiopatía hipertrófica, una afección en la cual el músculo cardíaco se vuelve grueso y debe trabajar más para bombear sangre, por ejemplo, no hay terapias farmacológicas efectivas, dijo Hong.
"Existe una gran necesidad de descubrimiento de fármacos para enfermedades del corazón"
Las células cardíacas derivadas de células madre también serán útiles para probar la cardiotoxicidad de los fármacos que se están desarrollando para otras afecciones.
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Materiales proporcionado por Centro médico de la Universidad de Vanderbilt . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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