Aproximadamente una de cada 500 personas tiene una afección cardíaca conocida como miocardiopatía hipertrófica MCH. Esta afección causa engrosamiento del músculo cardíaco y provoca defectos en el sistema eléctrico del corazón. En condiciones de estrés ambiental como el ejercicio, la MCH puede provocaren la muerte súbita. En otros casos, los pacientes pueden no ser diagnosticados, con su función cardíaca disminuyendo gradualmente durante décadas.
Construcción en 3-D construye un mejor modelo del corazón
Aunque se conocen los defectos genéticos que conducen a la MCH, ha sido difícil entender cómo esas mutaciones provocan enfermedades, en parte porque las células en un plato de cultivo bidimensional no interactúan de la misma manera que las células en un órgano tridimensionalAhora, utilizando las técnicas más avanzadas en edición de genes, generación de células madre y cultivo celular tridimensional, los investigadores de UC Berkeley y los Institutos Gladstone en San Francisco han desarrollado por primera vez un modelo de "microtissue" del corazón enque pueden estudiar cómo el estrés ambiental común afecta el tejido cardíaco normal y anormal.
El estudio, publicado en Ingeniería biomédica de la naturaleza , fue una colaboración entre los laboratorios de Kevin Healy, PhD, el Profesor Distinguido Jan Fandrianto y Selfia Halim de Ingeniería en los Departamentos de Bioingeniería y Ciencia e Ingeniería de Materiales en UC Berkeley, y Bruce Conklin, MD, investigador principal en elGladstone Institutos y profesor de medicina en UC San Francisco.
Con estos nuevos modelos de microtissue, los investigadores compararon el tejido cardíaco cultivado de las células musculares normales del corazón con el tejido cardíaco en el que todas las células tenían una mutación en el gen que codifica la proteína de unión a miosina C MYBPC3, el gen que se altera con mayor frecuencia enPacientes con HCM.
Para el estudio, los científicos utilizaron la impresión tridimensional guiada por láser para hacer un andamio microscópico sobre el cual cultivar células cardíacas. Al variar el grosor del andamio, los científicos podrían imitar el estrés que experimentan las células cardíacas en diferentes condiciones.Los miocitos pudieron contraerse juntos para mover el andamio, similar al movimiento del fuelle de un acordeón bajo presión.
Cuando los científicos utilizaron células normales para construir microtissues, descubrieron que podían adaptarse bien al estrés, comparable a la forma en que un corazón normal bombearía más para satisfacer una mayor demanda de oxígeno durante el ejercicio. Sin embargo, cuando se construyeron los microtissuesde las células mutantes, se contrajeron de manera anormal y arrítmica en condiciones de estrés mecánico elevado, de forma similar a la forma en que los pacientes con MCH pueden experimentar arritmias cuando la presión cardíaca se eleva debido a las demandas de ejercicio.
"Con estos microtissues pudimos observar cómo el corazón humano puede desarrollar este síndrome", explicó Zhen Ma, uno de los autores principales del estudio que fue becario postdoctoral en el grupo de laboratorio de Healy y que ahora es profesor asistentede ingeniería biomédica y química en la Universidad de Syracuse. "Aunque es una parte microscópicamente pequeña del corazón, podríamos medir su contracción, las fuerzas mecánicas generadas y el flujo de calcio asociado con la señalización eléctrica que desencadena la contracción del músculo cardíaco".
Un descubrimiento con amplias aplicaciones para mejorar la salud humana
"Este avance nos da la oportunidad de estudiar la enfermedad cardíaca de una manera mucho más precisa", dijo Healy. "Creemos que allana el camino para nuevas terapias porque estos modelos de tejido precisos nos darán una manera de dirigir mejor las nuevas terapias paraoptimizar respuestas en subpoblaciones de pacientes ".
Conklin, líder mundial en el uso de tecnologías de células madre y edición de genes para crear células y tejidos vivos que imitan las enfermedades cardíacas humanas, también está entusiasmado con la forma en que los microtissues podrían usarse para abordar otros problemas científicos ". Algunos de los peores problemas de seguridad de los medicamentos"se deben a problemas con los efectos secundarios en el corazón, por lo que necesitamos mejores formas de evaluar los medicamentos para detectar posibles efectos cardíacos", dijo Conklin. "Es posible que en el futuro los microtissues se conviertan en la opción preferida por su capacidad para capturar una gama más completa defisiología cardíaca "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Institutos Gladstone . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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