Agencias / MonitorSur, Ciudad de México.- Investigadores de la universidad de Harvard han desarrollado un modelo tridimensional a escala de un ventrículo izquierdo de corazón humano. El tejido cardiaco está montado sobre una estructura de nanofibras gelatinosas y de poliéster biodegradable en el cual se han añadido células cardíacas humanas.
“Tras construir la estructura los investigadores cultivan el ventrículo con miocitos de ratón o con cardiomiocitos humanos a partir de células madre, que tardan de tres a cinco días es formar una delgada pared de tejido. Es entonces cuando las células comienzan a latir en sincronía.”
Este modelo tridimensional permitirá a los investigadores estudiar la función cardiaca usando muchas de las herramientas utilizadas actualmente en hospitales y laboratorios, por lo que el ventrículo podría utilizarse para “estudiar enfermedades, probar medicamentos y desarrollar tratamientos específicos para pacientes con afecciones cardíacas como la arritmia,” explican los investigadores.
Para hacer el ventrículo, los investigadores utilizaron una combinación de poliéster biodegradable y fibras de gelatina que se recogieron en un colector rotatorio con forma de bala. Debido a que el colector está girando, todas las fibras se alinean en la misma dirección.
“Es importante recapitular la estructura del músculo natural para obtener ventrículos que funcionen como sus contrapartes naturales”, dijo MacQueen. “Cuando las fibras están alineadas, las células estarán alineadas, lo que significa que realizarán y contraerán la forma en que lo hacen las células nativas”.
Después de construir el andamio, los investigadores cultivaron el ventrículo con miocitos de rata o cardiomiocitos humanos a partir de células madre inducidas. En tres a cinco días, una fina pared de tejido cubría el andamio y las células latían sincronizadas. A partir de ahí, los investigadores podrían controlar y controlar la propagación del calcio e insertar un catéter para estudiar la presión y el volumen del ventrículo latiente.
Los investigadores expusieron el tejido al isoproterenol, un fármaco similar a la adrenalina, y se midió a medida que aumentaba la frecuencia de latido tal como lo haría en los corazones humanos y de rata. Los investigadores también hicieron agujeros en el ventrículo para imitar un infarto de miocardio y estudiaron el efecto del ataque al corazón en una placa de Petri que resultó.
Mediante el uso de cardiomiocitos humanos a partir de células madre inducidas, los investigadores pudieron cultivar los ventrículos durante 6 meses y medir bucles estables de presión-volumen. “El hecho de que podamos estudiar este ventrículo durante largos períodos de tiempo es realmente una buena noticia para estudiar la progresión de las enfermedades en los pacientes, así como las terapias farmacológicas que tardan un tiempo en actuar”, dijo MacQueen.
Luego, los investigadores pretenden usar células madre preferenciales derivadas de pacientes para sembrar los ventrículos, lo que permitiría una mayor producción de tejido de alto rendimiento.
“Comenzamos por aprender a construir miocitos cardíacos, luego tejidos cardíacos, luego bombas musculares en forma de organismos marinos que se mimetizan, y ahora un ventrículo”, dijo Parker. “En el camino, hemos dilucidado algunas de las leyes fundamentales de diseño de bombas musculares y hemos desarrollado ideas sobre cómo arreglar el corazón cuando estas leyes se rompen por la enfermedad. Tenemos un largo camino por recorrer para construir un corazón de cuatro cámaras, pero nuestro progreso se está acelerando “.
La Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard ha protegido la propiedad intelectual relacionada con este proyecto y está explorando oportunidades de comercialización.
Esta investigación fue co-autor de Sean P. Sheehy, Christophe O. Chantre, John F. Zimmerman, Francesco S. Pasqualini, Xujie Liu, Josué A. Goss, Patrick H. Campbell, Grant M. González, Sung-Jin Park, Andrew K. Capulli, John P. Ferrier, T. Fettah Kosar y L. Mahadevan, el Profesor de Matemática Aplicada Lola England de Valpine, de Biología Organísmica y Evolutiva, y de Física.
Este trabajo fue patrocinado por la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard John A. Paulson en la Universidad de Harvard, el Instituto Wyss de Ingeniería Biológica Inspirada en la Universidad de Harvard, el Centro de Ciencia e Ingeniería de Investigación de Materiales de Harvard y el subcontratista de la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa (DTRA) El Laboratorio Nacional Alamos y el Centro Nacional para el Avance de las Ciencias Translacionales de los Institutos Nacionales de Salud.
