Con cada ataque cardíaco, se pierden miles de millones de cardiomiocitos, las células del músculo cardíaco que se contraen que hacen que el corazón bombee una y otra vez durante toda la vida, lo que puede provocar insuficiencia cardíaca o lesiones. Las estrategias de reemplazo basadas en células madre podrían abrir nuevas y muchasse necesitaban vías terapéuticas. Tales enfoques, que usan células madre derivadas de pacientes o de donantes, se han tomado en ensayos clínicos pero hasta ahora no han cumplido sus promesas iniciales. Para eventualmente poder diseñar tratamientos más apropiados, muchos cardiólogos y biólogos regenerativosHemos llegado a pensar que se necesitan nuevos ensayos para comprender mejor la ciencia básica detrás de la terapia con células madre.
Un nuevo estudio publicado en la edición del 15 de febrero de la Revista de biología celular por el equipo de investigación de Kit Parker en el Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada y la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson SEAS de la Universidad de Harvard sugiere que los cardiomiocitos derivados de células madre tienen una fuerza contráctil más débil que sus homólogos biológicos aislados detejido cardíaco. Los hallazgos podrían ayudar a explicar las deficiencias críticas de las células del músculo cardíaco derivadas de células madre en ensayos clínicos.
"Nuestro estudio sugiere la utilidad de los estudios básicos de biología celular in vitro para explicar las observaciones clínicas y señalar las posibles dificultades de las terapias celulares. Este tipo de estudios, junto con enfoques clínicos apropiados, pueden ofrecer una estrategia única para examinar nuevas oportunidades terapéuticas", dijo Parker, Ph.D., quien es miembro de la Facultad del Instituto Wyss y profesor de la familia Tarr de Bioingeniería y Física Aplicada en SEAS.
Para estudiar los cardiomiocitos derivados de células madre y comparar sus propiedades químicas y mecánicas con las de los cardiomiocitos en el tejido cardíaco real, el equipo de Parker utilizó una plataforma en un chip de músculo cardíaco previamente diseñada que apoya el crecimiento y la maduración de los cardiomiocitos enconstrucciones de microtissue de dos células. El emparejamiento de cardiomiocitos derivados de células madre entre sí pares homogéneos o con cardiomiocitos primarios pares heterogéneos reveló diferencias sorprendentes.
"Descubrimos que diferentes tipos de cardiomiocitos derivados de células madre forman las uniones entre células esperadas entre sí y con los cardiomiocitos primarios. A través de estas uniones, los cardiomiocitos alinearon sus mecanismos contráctiles y se contrajeron sincrónicamente. Sin embargo, cuando investigamos las fuerzas contráctilesde pares homogéneos y heterogéneos con microscopía de fuerza de tracción, descubrimos que los cardiomiocitos derivados de células madre son significativamente más débiles ", dijo Francesco Pasqualini, Ph.D., quien junto con Yvonne Aratyn-Schaus, Ph.D., es coprotagonistaautor del estudio
Ambos realizaron su trabajo como becarios postdoctorales en el equipo de Parker y Pasqualini fue nombrado recientemente científico sénior en el recién fundado Wyss Translational Center Zurich para continuar su trabajo en la investigación regenerativa del corazón. Curiosamente, el equipo también notó un mayor número de adherencias compensatorias de sustrato entreCardiomiocitos más fuertes y más débiles en pares heterogéneos cuya función es evitar que el par se rompa, pero que también podrían transmitir señales mecanotransductoras.
"Hasta ahora, estas diferencias en la contractilidad y la adhesión no se han considerado antes del inicio de los estudios preclínicos y clínicos", dijo Pasqualini. "Sin embargo, puede ser necesaria una fuerza contráctil equilibrada para que funcione la terapia de células cardíacas, independientemente deel tipo exacto de célula trasplantada "
Además, el equipo creó un modelo computacional que puede simular los desequilibrios de fuerza presentes en pares de células heterogéneas de cardiomiocitos derivados de células madre tanto murinas como humanas.
"Este trabajo es un buen ejemplo del poder de la tecnología de latir el corazón en un chip para obtener una mayor comprensión de los mecanismos biológicos que subyacen a la función de las células madre en un contexto de tejidos y órganos. También podría usarse para seleccionarpara obtener cardiomiocitos derivados de células madre más altamente funcionales, o identificar intervenciones farmacológicas o genéticas que puedan facilitar su uso en la medicina regenerativa ", dijo el Director Fundador del Instituto Wyss, Donald Ingber, MD, Ph.D., quien también es el Profesor Judah Folkman de VascularBiología en la Facultad de Medicina de Harvard y el Programa de Biología Vascular en el Boston Children's Hospital y Profesor de Bioingeniería en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard.
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Materiales proporcionado por Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en Harvard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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