Científicos cultivan el primer modelo de corazón humano en miniatura que funciona
Crédito: CC0 Public Domain
Investigadores de la Universidad Estatal de Michigan han creado por primera vez un modelo de corazón humano en miniatura en el laboratorio, completo con todos los tipos de células cardíacas primarias y una estructura funcional de cámaras y tejido vascular.
En los Estados Unidos, la enfermedad cardiaca es la principal causa de muerte. «Estos minicorazones constituyen modelos increíblemente poderosos para estudiar todo tipo de trastornos cardíacos con un grado de precisión nunca antes visto», dijo Aitor Aguirre, autor principal del estudio y profesor asistente de ingeniería biomédica en el Instituto de Ciencias e Ingeniería Cuantitativas de la Salud de la MSU. /p>
Este estudio, «Generación de organoides cardíacos que modelan el desarrollo cardíaco humano temprano en condiciones definidas», aparece en el servidor de preimpresión de bioRxiv.
Los organoides del corazón humano, o hHO para abreviar, se crearon mediante un nuevo marco de células madre que imita los entornos de desarrollo embrionario y fetal.
«Organoides» significa ‘parecido a un órgano’ son construcciones de células tridimensionales autoensambladas que recapitulan las propiedades y la estructura de los órganos en gran medida», dijo Yonatan Israeli, estudiante de posgrado en Aguirre Lab y primer autor del estudio.
La innovación despliega un proceso de bioingeniería que utiliza células madre pluripotentes inducidascélulas adultas de un paciente para desencadenar el desarrollo de un corazón similar al embrionario en un plato que genera un mini corazón funcional después de unas pocas semanas. Las células madre se obtienen de adultos que dan su consentimiento y, por lo tanto, están libres de preocupaciones éticas.
«Este proceso permite que las células madre se desarrollen, básicamente como lo harían en un embrión, en los diversos tipos de células y estructuras presentes en el corazón», dijo Aguirre. «Le damos las instrucciones a las células y saben lo que tienen que hacer cuando se cumplen todas las condiciones apropiadas».
Crédito: Universidad Estatal de Michigan
Debido a que los organoides siguieron el proceso de desarrollo embrionario cardíaco natural, los investigadores estudiaron , en tiempo real, el crecimiento natural de un corazón humano fetal real.
Esta tecnología permite la creación de numerosos hHO simultáneamente con relativa facilidad, en contraste con los enfoques de ingeniería de tejidos existentes que son costosos, laboriosos y no fácilmente escalable.
Uno de los principales problemas que enfrenta el estudio del desarrollo cardíaco fetal y los defectos cardíacos congénitos es el acceso a un corazón en desarrollo. Los investigadores se han limitado al uso de modelos de mamíferos, restos fetales donados e investigación de células in vitro para aproximar la función y el desarrollo.
«Ahora podemos tener lo mejor de ambos mundos, un modelo humano preciso para estudiar estos enfermedades un diminuto corazón humano sin utilizar material fetal ni violar principios éticos. Esto constituye un gran paso adelante”, dijo Aguirre.
¿Qué sigue? Para Aguirre, el proceso es doble. En primer lugar, el organoide del corazón representa una mirada sin precedentes a los aspectos prácticos de cómo se desarrolla un corazón fetal.
«En el laboratorio, actualmente estamos utilizando organoides del corazón para modelar la cardiopatía congénita, el defecto congénito más común en los seres humanos. afectando a casi el 1% de la población de recién nacidos», aseguró Aguirre. «Con nuestros organoides cardíacos, podemos estudiar el origen de la cardiopatía congénita y encontrar formas de detenerla».
Y segundo, aunque la hHO es compleja, está lejos de ser perfecta. Para el equipo, mejorar el organoide final es otra vía clave de investigación futura. «Los organoides son pequeños modelos del corazón fetal con características estructurales y funcionales representativas», dijo Israel. «Sin embargo, todavía no son tan perfectos como un corazón humano. Eso es algo en lo que estamos trabajando».
Aguirre y su equipo están entusiasmados con la amplia aplicabilidad de estos corazones en miniatura. Permiten una capacidad sin precedentes para estudiar muchas otras enfermedades cardiovasculares, desde la cardiotoxicidad inducida por la quimioterapia hasta el efecto de la diabetes, durante el embarazo, en el corazón fetal en desarrollo.
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Ataque al corazón en un plato: un modelo 3-D Más información: Yonatan Israeli et al. Generación de organoides cardíacos que modelan el desarrollo cardíaco humano temprano en condiciones definidas, (2020). DOI: 10.1101/2020.06.25.171611 Proporcionado por la Universidad Estatal de Michigan Cita: Los científicos cultivan el primer modelo de mini corazón humano en funcionamiento (21 de agosto de 2020) consultado el 31 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news /2020-08-scientists-functioning-mini-human-heart.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.