Los investigadores del Hospital General de Massachusetts MGH han dado algunos pasos iniciales hacia la creación de corazones humanos con bioingeniería utilizando corazones de donantes despojados de componentes que generarían una respuesta inmune y células musculares cardíacas generadas a partir de células madre pluripotentes inducidas iPSC, que podrían venirde un posible receptor. Los investigadores describieron sus logros, que incluyen el desarrollo de un sistema de biorreactor automatizado capaz de soportar todo un corazón humano durante el proceso de recellularización, a principios de este año Investigación de circulación .
"Generar tejido cardíaco funcional implica enfrentar varios desafíos", dice Jacques Guyette, PhD, del Centro MGH de Medicina Regenerativa CRM, autor principal del informe. "Esto incluye proporcionar un andamio estructural que sea capaz de soportar la función cardíaca, un suministro de células cardíacas especializadas y un entorno de apoyo en el que las células pueden repoblar el andamio para formar tejido maduro capaz de manejar funciones cardíacas complejas ".
El equipo de investigación está dirigido por Harald Ott, MD, del MGH CRM y el Departamento de Cirugía, autor principal del artículo. En 2008, Ott desarrolló un procedimiento para quitar las células vivas de un órgano donante con una solución de detergente yluego, repoblando el andamio de matriz extracelular restante con células de órganos apropiados. Desde entonces, su equipo ha utilizado el enfoque para generar riñones y pulmones funcionales de rata y ha descelularizado corazones, pulmones y riñones de animales grandes. Este informe es el primero en realizar unanálisis detallado del andamio de matriz restante después de la descelularización de corazones humanos completos, junto con la recellularización de la matriz cardíaca en formatos tridimensionales y de corazón completo.
El estudio incluyó 73 corazones humanos que habían sido donados a través del New England Organ Bank, que se determinó que no eran aptos para el trasplante y se recuperaron con el consentimiento de la investigación. Utilizando una versión ampliada del proceso desarrollado originalmente en corazones de rata, el equipo descelularizó corazonesde donantes con muerte cerebral y de aquellos que habían sufrido muerte cardíaca. La caracterización detallada de los andamios cardíacos restantes confirmó una alta retención de proteínas de matriz y estructura libre de células cardíacas, la preservación de las estructuras coronarias vasculares y microvasculares, así como la libertad deantígenos leucocitarios humanos que podrían inducir el rechazo. Hubo poca diferencia entre las reacciones de los órganos de los dos grupos de donantes al complejo proceso de descelularización.
En lugar de utilizar la manipulación genética para generar iPSCs a partir de células adultas, el equipo usó un método más nuevo para reprogramar las células de la piel con factores de ARN mensajero, que deberían ser más eficientes y menos propensos a encontrar obstáculos regulatorios. Luego indujeron las células pluripotentespara diferenciarse en células musculares cardíacas o cardiomiocitos, documentando patrones de expresión génica que reflejaban hitos del desarrollo y generando células en cantidad suficiente para una posible aplicación clínica. Luego, los cardiomiocitos se replantaron en tejido de matriz tridimensional, primero en láminas de matriz delgada y luego en 15 mmfibras, que se convirtieron en tejido que se contrae espontáneamente después de varios días en cultivo.
El último paso reflejó la primera regeneración del músculo cardíaco humano a partir de células madre pluripotentes dentro de una matriz de corazón completo humano libre de células. El equipo entregó alrededor de 500 millones de cardiomiocitos derivados de iPSC en la pared ventricular izquierda de corazones descelularizados. Los órganosse montaron durante 14 días en un sistema de biorreactor automatizado desarrollado por el equipo de MGH que perfundió el órgano con una solución nutritiva y aplicó estresores ambientales como la presión ventricular para reproducir las condiciones dentro de un corazón vivo. El análisis del tejido regenerado encontró regiones densas de iPSC-células derivadas que tenían la apariencia de tejido muscular cardíaco inmaduro y demostraron una contracción funcional en respuesta a la estimulación eléctrica.
"Regenerar un corazón completo es sin duda un objetivo a largo plazo que está a varios años de distancia, por lo que actualmente estamos trabajando en la ingeniería de un parche de miocardio funcional que pueda reemplazar el tejido cardíaco dañado debido a un ataque cardíaco o insuficiencia cardíaca", dice Guyette."Entre los próximos pasos que estamos siguiendo están mejorar los métodos para generar aún más células cardíacas - recellularizar un corazón completo requeriría decenas de miles de millones - optimizar las técnicas de cultivo basadas en biorreactores para mejorar la maduración y la función del tejido cardíaco diseñado, y electrónicamenteintegrando tejido regenerado para funcionar dentro del corazón del receptor "
El líder del equipo, Ott, profesor asistente de Cirugía en la Facultad de Medicina de Harvard, agrega: "Generar miocardio funcional personalizado a partir de células derivadas del paciente es un paso importante hacia nuevas estrategias de ingeniería de dispositivos y potencialmente permitirá el modelado de enfermedades específicas del paciente y el descubrimiento terapéutico. Nuestro equipo está entusiasmado de desarrollar más estas dos estrategias en proyectos futuros ".
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Materiales proporcionados por Hospital General de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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