Los investigadores han desarrollado una forma de hacer crecer el tejido cardíaco humano que puede servir como modelo para las cámaras superiores del corazón, conocidas como las aurículas. El tejido, derivado de células madre pluripotentes inducidas por humanos hiPCS, late, expresa genes,y responde a las drogas de manera similar a un atrio humano real. El modelo, descrito el 8 de noviembre en la revista Informes de células madre , puede ser útil para evaluar los mecanismos de la enfermedad y los medicamentos para la fibrilación auricular, el tipo más común de arritmia.
En contraste con el cultivo 2D estándar, los cardiomiocitos derivados de células madre se cultivaron de una manera que formaron tejido cardíaco latiendo en 3D que se asemeja al músculo cardíaco auricular. Específicamente, las células mostraron expresión de genes auriculares, fuerza contráctil, contracción y relajacióncinética, propiedades electrofisiológicas y respuestas farmacológicas a los fármacos auriculares selectivos. Según los autores, el tejido cardíaco diseñado podría servir como modelo del atrio humano tanto para los estudios mecanicistas de la fibrilación auricular como para la detección preclínica de medicamentos.
"Esta es la primera vez que el tejido cardíaco auricular humano se genera in vitro a partir de una fuente principalmente ilimitada de hiPSC", dice la primera autora Marta Lemme del Centro Médico de la Universidad de Hamburgo-Eppendorf. "Esto podría ser útil tanto para laboratorios académicosy la industria farmacéutica, porque para probar nuevos fármacos potenciales, necesitamos generar un modelo in vitro de fibrilación auricular. Y el primer paso es obtener células que se parezcan a los cardiomiocitos auriculares humanos ", dice Lemme.
Lemme y el autor principal del estudio, Thomas Eschenhagen, del Centro Médico de la Universidad de Hamburgo-Eppendorf, se propusieron lograr este objetivo mediante la generación de cardiomiocitos similares a las aurículas a partir de hiPSC utilizando un metabolito de vitamina A llamado ácido retinoico todo trans. Esta técnica implica la reprogramación genética de sangre océlulas de la piel tomadas de donantes humanos a un estado similar a las células madre embrionarias y luego tratando estas células inmaduras con ácido retinoico todo trans para convertirlas en cardiomiocitos similares a las aurículas.
"Pero la novedad de este estudio es la combinación de la diferenciación de hiPSC en cardiomiocitos auriculares con un entorno 3D", dice Lemme. "De hecho, demostramos que el entorno 3D favorece la diferenciación hacia un fenotipo auricular en comparación con el cultivo 2D estándar.Un valor particular de nuestro estudio es la comparación directa de nuestro tejido cardíaco diseñado en 3D con tejido auricular humano nativo obtenido de pacientes a nivel molecular y funcional ".
Más de 33 millones de personas en todo el mundo sufren de fibrilación auricular, y la prevalencia está aumentando. Las contracciones no coordinadas de alta frecuencia en las aurículas aumentan el riesgo de coágulos sanguíneos, derrames cerebrales e insuficiencia cardíaca. Desafortunadamente, los tratamientos existentes como los medicamentos antiarrítmicos han limitadoeficacia y puede causar efectos adversos. Además, el desarrollo de nuevos fármacos se ha visto obstaculizado por la dificultad para aislar y mantener los cardiomiocitos auriculares humanos o las células del músculo cardíaco. Los modelos animales tienen un poder predictivo limitado porque no representan con precisión la fisiología de los cardiomiocitos humanos.
"Estas tiras musculares auriculares representan una gran oportunidad para modelar la fibrilación auricular en el plato y probar medicamentos", dice Lemme. "Sin embargo, aún se pueden hacer mejoras para alcanzar una similitud aún mayor con el tejido auricular humano. Para nosotros, el próximoel paso es probar varios medios para inducir arritmias, estudiar los mecanismos de remodelación eléctrica de la fibrilación auricular y probar nuevos medicamentos potenciales ".
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