Científicos estadounidenses dieron un gran paso en la investigación biomédica contra males cardíacos: lograr crecer, en laboratorio, tejidos del músculo cardíaco que se comporten como el que tiene un corazón adulto sano.
Hasta el momento, la ciencia había logrado crecer varios tipos de células –incluidos los cardiomicitos, es decir, las celulas del músculo cardíaco– a partir de las células madre, con solo tomar una pequeña muestra de sangre.
No obstante, estos tejidos realizados con bioingeniería habían fallado a la hora de manifestar señales de función de un corazón humano adulto.
En otras palabras, hasta el momento no se había logrado obtener un músculo cardíaco lo suficientemente maduro como para que actúe como el de un adulto y permitiera ser utilizado para investigaciones médicas.
Este tipo de tejido creado en laboratorio llevaría a los diferentes investigadores en salud cardíaca a entender de una mejor forma cómo funciona el músculo del corazón y cómo reaccionaría ante posibles medicamentos.
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Acelerar el proceso
Los investigadores de la Escuela de Bioingeniería de la Universidad de Columbia en Nueva York utilizaron una técnica completamente diferente y les dio resultados en solo cuatro semanas. Sus conclusiones fueron publicados en la revista Nature.
¿Cómo lo hicieron? Ellos utilizaron las llamadas células madre pluripotentes inducidas (conocidas como iPSC). Se trata de células adultas que han sido genéticamente reprogramadas para "regresar" a un estado similar a células madre embrionarias.
Para ello, "forzaron" la ventana del tiempo de trabajo y maduraron rápidamente el músculo cardíaco. Normalmente se dura nueve meses en llegar a la maduración de los cardiomicitos, pero ellos lo hicieron nueve veces más rápido. Para ello, utilizaron un hidrogel para aumentar la condición física de manera intensiva. Con ello, comenzaron a ver contracciones del tejido un mes después.
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"Los esfuerzos se limitan a cuánta maduración se puede alcanzar, así que decidimos explorar qué sucedía si acelerábamos el desarrollo. Tomó mucho pensamiento creativo y mucho esfuerzo lograr lo que tenemos: un músculo altamente maduro, específico para un paciente y que puede ser utilizado en estos del desarrollo del corazón, fisiología, estudio de enfermedades y ver la respuesta a posibles fármacos", señaló Gordana Vunjak-Novakovic, coordinadora del proyecto.
¿Cómo lo hicieron? El equipo usó cardiomicitos en etapa temprana. Estos fueron derivados de células madre humanas obtenidas de muestras de sangre. Una vez que se obtuvieron estos cardimicitos, los encapsularon en una solución de gel en la que había otras células de "apoyo" y proteínas para formar un tejido inicial y construir alrededor de dos pilares elásticos.
Los científicos cultivaron los caridomicitos y las células de apoyo en una plataforma con múltiples "cámaras" o "celdas" que imitan el acomodo de las células en el músculo cardíaco. En esta plataforma, los científicos aplicaron corriente eléctrica para forzar a este músculo, creado con bioingenería, a trabajar de la misma forma en la que trabaja el órgano cardíaco.
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La cantidad de electricidad aplicada aumentaba gradualmente, de manera que cada día se forzaba al músculo a trabajar con más fuerza. Esto impulsó un desarrollo acelerado de este tejido y por ello "maduraron a la fuerza".
El equipo de trabajo también ideo un software que mide la frecuencia de contracciones, la amplitud, la fuerza y la forma en la que se dan los movimientos.
"Cuanto mejor estén diseñados estos tejidos que emula el corazón humano, mejor podrán predecir los efectos que algún fármaco o factores ambientales puedan tener en el tejido cardíaco de los pacientes. Esto podría hacer que el desarrollo de nuevos medicamentos sea más fácil, más seguro y más barato", manifestó Seila Selimovic, una de las investigadoras.
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El siguiente paso para estos científicos es desarrollar tejidos con alguna enfermedad para ver cómo actúa el músculo cardíaco en dichas condiciones. Esto podría servir para probar posibles medicamentos en la fase preclínica.
La primera enfermedad con la que se trabajará es la hipertrofia cardíaca (enfermedad que consiste en el aumento del grosor de las paredes del músculo cardíaco).
Aún no hay fecha para conocer los primeros resultados de esta nueva etapa de estudios, pero los investigadores tienen la fe de que en dos o tres años se tenga información preliminar.
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