Las válvulas cardíacas creadas en laboratorio pueden crecer con el receptor
Una vista exterior de la válvula de tres valvas cosida. Crédito: ZH Syedain et al., Science Translational Medicine (2021)
Un nuevo estudio innovador dirigido por investigadores de la Facultad de Ciencias e Ingeniería y la Facultad de Medicina de la Universidad de Minnesota Twin Cities muestra por primera vez que los las válvulas cardíacas implantadas en corderos jóvenes durante un año eran capaces de crecer dentro del receptor. Las válvulas también mostraron una calcificación reducida y una mejor función del flujo sanguíneo en comparación con las válvulas derivadas de animales que se usan actualmente cuando se probaron en el mismo modelo de cordero en crecimiento.
Si se confirma en humanos, estas nuevas válvulas cardíacas podrían evitar la necesidad de cirugías repetidas de reemplazo de válvulas en miles de niños que nacen cada año con defectos cardíacos congénitos. Las válvulas también se pueden almacenar durante al menos seis meses, lo que significa que podrían proporcionar a los cirujanos una opción de tratamiento «listo para usar».
El estudio se publicó hoy en Science Translational Medicine, una revista médica interdisciplinaria. por la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS). El procedimiento de fabricación de válvulas también ha sido patentado y autorizado por la empresa emergente Vascudyne, Inc. (Stillwater, Minnesota) de la Universidad de Minnesota.
«Este es un gran paso adelante en la investigación del corazón pediátrico», dijo Robert Tranquillo, investigador principal del estudio y profesor de la Universidad de Minnesota en los Departamentos de Ingeniería Biomédica y el Departamento de Ingeniería Química y Ciencia de los Materiales. «Esta es la primera demostración de que una válvula implantada en un modelo animal grande, en nuestro caso un cordero, puede crecer con el animal hasta la edad adulta. Todavía tenemos mucho camino por recorrer, pero esto nos coloca mucho más lejos en el camino hacia el futuro clínico. ensayos en niños. Estamos emocionados y optimistas acerca de la posibilidad de que esto realmente se convierta en una realidad en los próximos años».
en el sistema duplicador de pulso ViVitro. Crédito: Syedain, et al., Tranquillo Lab, Universidad de Minnesota; Ciencia Medicina traslacional
Actualmente, los investigadores no han podido desarrollar una válvula cardíaca que pueda crecer y mantener la función para pacientes pediátricos. Las únicas opciones aceptadas para estos niños con defectos cardíacos son las válvulas hechas de tejidos animales tratados químicamente que a menudo se vuelven disfuncionales debido a la calcificación y requieren reemplazo porque no crecen con el niño. Estos niños a menudo necesitarán soportar hasta cinco (o más) cirugías a corazón abierto hasta que se les implante una válvula mecánica en la edad adulta. Esto requiere que tomen anticoagulantes por el resto de sus vidas.
En este estudio, Tranquillo y sus colegas utilizaron un híbrido de ingeniería de tejidos y medicina regenerativa para crear las válvulas cardíacas en crecimiento. Durante un período de ocho semanas, utilizaron una técnica de ingeniería de tejidos especializada que desarrollaron previamente para generar tubos similares a vasos en el laboratorio a partir de células de la piel de un donante posnatal. Para desarrollar los tubos, los investigadores combinaron las células de piel de oveja donante en un material similar a la gelatina, llamado fibrina, en forma de tubo y luego proporcionaron los nutrientes necesarios para el crecimiento celular utilizando un biorreactor.
Luego, los investigadores usaron detergentes especiales para lavar todas las células de oveja de los tubos similares a tejidos, dejando una matriz de colágeno libre de células que no provoca una reacción inmunitaria cuando se implanta. Esto significa que los tubos se pueden almacenar e implantar sin necesidad de un crecimiento personalizado utilizando las células del receptor.
El siguiente paso fue coser con precisión tres de estos tubos (de unos 16 mm de diámetro) para formar un anillo cerrado. Luego, los investigadores las recortaron ligeramente para crear valvas para replicar una estructura similar a una válvula cardíaca de aproximadamente 19 mm de diámetro.
Valvas cardíacas creadas en laboratorio durante la función normal en un ecocardiograma después del implante en una oveja. Crédito: Syedain, et al., Tranquillo Lab, Universidad de Minnesota; Science Translational Medicine
«Después de estos pasos iniciales, parecía una válvula cardíaca, pero la pregunta entonces fue si podría funcionar como una válvula cardíaca y si podría crecer», dijo Tranquillo. «Nuestros hallazgos confirmaron ambos».
Esta segunda generación de válvulas de tres tubos se implantó en la arteria pulmonar de tres corderos. Después de 52 semanas, la válvula se regeneró a medida que su matriz se poblaba con células del cordero receptor y el diámetro aumentó de 19 mm a una válvula fisiológicamente normal de unos 25 mm. Los investigadores también observaron un aumento del 17 al 34 por ciento en la longitud de las valvas de la válvula según lo medido a partir de imágenes de ultrasonido. Además, los investigadores demostraron que las válvulas de tres tubos funcionaban mejor que las válvulas derivadas de animales actuales, casi sin la calcificación o la coagulación de la sangre que mostraban las otras válvulas después de ser implantadas en corderos de la misma edad.
En un innovador estudio, los investigadores de la Universidad de Minnesota utilizaron un híbrido de ingeniería de tejidos y medicina regenerativa para crear válvulas cardíacas que pueden crecer con el receptor. Cuando se implantaron en corderos, los investigadores demostraron que las válvulas de tres tubos funcionaban mejor que las válvulas derivadas de animales actuales, casi sin la calcificación o la coagulación de la sangre que mostraban las otras válvulas. Crédito: Syedain, et al., Tranquillo Lab, Universidad de Minnesota
«Sabíamos por estudios anteriores que los tubos diseñados tienen la capacidad de regenerarse y crecer en un modelo de cordero en crecimiento, pero el mayor desafío era cómo mantener la función de las valvas en un conducto con válvula en crecimiento que pasa por 40 millones de ciclos en un año», dijo Zeeshan Syedain, investigador principal del estudio y asociado principal de investigación de la Universidad de Minnesota en el laboratorio de Tranquillo. «Cuando vimos lo bien que funcionaron las válvulas durante todo un año, desde corderos jóvenes hasta ovejas adultas, fue muy emocionante».
Tranquillo dijo que los siguientes pasos son implantar la válvula de tres tubos directamente en el ventrículo del corazón para emular la reparación quirúrgica más común y luego iniciar el proceso de solicitud de aprobación de la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. (FDA) para ensayos clínicos en humanos durante los próximos años.
«Si podemos lograr que estas válvulas se aprueben algún día para los niños, tendría un gran impacto en los niños que sufren de defectos cardíacos y sus familias que tienen que lidiar con el inmenso estrés de múltiples cirugías». Dijo Tranquillo. «Potencialmente podríamos reducir la cantidad de cirugías que estos niños tendrían que soportar de cinco a una. Ese es el sueño».
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Preguntas y respuestas: Reemplazos mecánicos o tisulares de válvulas cardíacas Más información: Zeeshan H. Syedain et al, Conductos pediátricos tritubo con válvula hechos de matriz extracelular producida por fibroblastos evaluados en 52 semanas en corderos en crecimiento, Science Translational Medicine (2021). DOI: 10.1126/scitranslmed.abb7225 Información de la revista: Science Translational Medicine
Proporcionado por la Universidad de Minnesota Cita: Las válvulas cardíacas creadas en laboratorio pueden crecer con el receptor (2021 , 17 de marzo) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-03-lab-created-heart-valves-recipient.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.