Crean microcámaras cardíacas bien definidas y autoorganizadas a partir de células madre humanas

 

“Es imposible ver la contracción a simple vista, y por eso los llamamos micro-corazones” dice Ma Zhen, parte del grupo de investigación de la Universidad de California Berkeley que en colaboración con el Instituto Gladstone han demostrado que las células madre pueden diferenciarse y autoorganizarse en microcámaras cardíacas cuando se confinan espacialmente.

Esta es la primera vez que se ha creado un órgano pequeño parecido a un corazón en tres dimensiones a partir de células madre sin ayuda de estructuras preexistentes. Se ha reportado previamente la construcción de órganos a partir de estructuras de sostén como como la matriz de colágeno que queda después de despojar de sus células a un corazón o con matrices hechas con una impresora 3D.

Para los experimentos publicados el 14 de Julio en la revista Nature Communications, los investigadores emplearon células madre y las señales bioquímicas y biofísicas que utilizan para diferenciarse y autoorganizarse en escala micrométrica. Los científicos sembraron células en una caja Petri con una capa química en la superficie con pequeños grabados, realizados con plasma de oxígeno, que permitió que las células madre pudieran tomar la configuración correcta, imitando lo que sucede cuando los corazones reales se forman durante el desarrollo embrionario. Los pequeños corazones miden aproximadamente medio milímetro (200?m), con la cúpula del ventrículo elevada desde la superficie de la caja.

Como resultado, las células centrales de los pocillos se convirtieron en células cardiacas latentes, denominadas cardiomiocitos, rodeados por las células de la piel comúnmente llamadas fibroblastos, que forman el tejido conectivo del corazón. Lo más sorprendente es que los cardiomiocitos también crecieron hacia arriba para formar la cúpula, parecido  a los ventrículos.

El objetivo de los investigadores es la elaboración de órganos pequeños y completos en tres dimensiones, sin  materiales de soporte. Sin embargo, de manera inmediata los minúsculos corazones pueden ser útiles para la detección e identificación de los productos químicos y medicamentos que podrían causar defectos cardiacos congénitos.

Para probar el potencial del sistema como una herramienta de detección de drogas, los investigadores expusieron a las células en diferenciación a talidomida, un medicamento conocido por causar defectos de nacimiento graves. Encontraron que a dosis terapéuticas normales, el fármaco llevó al desarrollo anormal de las microcámaras, incluyendo la disminución del tamaño, problemas con la contracción del músculo y la tasa de ritmo inferior en comparación con tejido del corazón que no había sido expuesta a la talidomida.

Esto podría ser un paso muy importante en la manera de crecer nuevo órganos a través de células ya existentes. Futuros avances podrían conducir a la construcción de órganos  artificiales, incluyendo el corazón, riñón, pulmones, entre otros.

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