Reparando corazones en tres dimensiones

La creación de construcciones similares a tejido cardíaco podría ofrecer un “plasto para heridas” efectivo y conveniente para reparar el infarto de miocardio.

Investigadores del iCeMS de la Universidad de Kyoto y la Universidad de Osaka han creado nanofibras alineadas biodegradables como andamio para el cultivo de cardiomiocitos (CM) derivados de células madre pluripotentes inducidas por humanos (hiPSC). Estos CM forman construcciones similares a tejido cardíaco (CTLC) organizadas en 3D, multicapa y alineadas con miofibrillas, que muestran una respuesta farmacológica sólida y pueden usarse fácilmente para reparar corazones de rata lesionados con infartos de miocardio.

Investigadores del Instituto de Ciencias Integradas de Materiales Celulares (iCeMS) de la Universidad de Kyoto y el Departamento de Cirugía Cardiovascular de la Universidad de Osaka han desarrollado construcciones similares a tejido cardíaco (CTLC) efectivas y convenientes para reparar infartos de miocardio.

Las enfermedades cardiovasculares como los infartos son la principal causa de muerte a nivel mundial. Un corazón gravemente lesionado no puede recuperarse por sí solo y los trasplantes de corazón son el único tratamiento eficaz. Sin embargo, la lista de espera para trasplantes es extremadamente larga. Los investigadores anteriores también han utilizado tecnologías de trasplante de células para reparar corazones lesionados, pero estos utilizaron CM organizados en dos dimensiones con una estructura de miofibrillas aleatoria, que es diferente del tejido cardíaco natural.

El Dr. Li Liu y el Prof. Yong Chen de iCeMS, junto con el Prof. Yoshiki Sawa de la Universidad de Osaka y sus colegas, seleccionaron un material PLGA aprobado por la FDA y prepararon nanofibras alineadas y biodegradables para cultivar CM derivadas de hiPSC, creando con éxito CTLC funcionales.

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Descubrieron que los CM infiltraban y envolvían las nanofibras, mostrando alargamiento y alta organización con expresión regulada al alza de marcadores cardíacos. Sus CTLC demostraron una respuesta farmacológica más robusta en comparación con los CM 2D.

El equipo también utilizó los CTLC para simular la reparación de CM desconectados y con arritmia. Cuando se usaron para reparar corazones de rata lesionados, los CTLC mostraron una operabilidad excelente que condujo a una recuperación favorable de la función cardíaca.

Ahora se están planificando estudios futuros para usar CTLC para reparar corazones lesionados de animales más grandes, antes de avanzar a aplicaciones clínicas.

Figura: Obtuvimos construcciones similares a tejido cardíaco (CTLC) de alta calidad cultivando hiPSC-CM en nanofibras alineadas hechas de polímero biodegradable. Mostramos que los CM alargados y de múltiples capas podrían organizarse rápidamente a alta densidad a lo largo de nanofibras alineadas, lo que resulta en biomarcadores cardíacos regulados al alza y funciones cardíacas mejoradas. Cuando se utilizaron para la evaluación de fármacos, los CTLC fueron mucho más robustos que el control convencional 2D. Utilizamos los CTLC para simular la reparación de CM desconectados y con arritmia in vitro. Cuando se usaron para reparar corazones de rata lesionados, los CTLC mostraron una operabilidad excelente que condujo a una recuperación favorable de la función cardíaca. (crédito: iCeMS de la Universidad de Kioto)

Para obtener más información sobre esta investigación, consulte el informe de investigación completo titulado ” Construcciones similares a tejido cardíaco derivado de células madre pluripotentes humanas para la reparación del miocardio infartado ” en  esta página  de  Stem Cell Reports.

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