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Organoids cardiacos humanos para modelar condiciones fisiológicas durante un ataque del corazón

En los E.E.U.U., alguien tiene un ataque del corazón cada 40 segundos, pero los investigadores no han tenido un modelo ese imitan completo qué ocurre en el corazón humano después de un ataque del corazón.

Las personas de investigadores en la universidad médica de Carolina del Sur (MUSC) y de la universidad de Clemson denunciaron recientemente en un artículo en la ingeniería biomédica de la naturaleza que han desarrollado los organoids cardiacos humanos menos de 1 milímetro de diámetro que se asemejan de cerca a las condiciones fisiológicas que ocurren durante un ataque del corazón.

Al bioengineer Ying Mei, el Ph.D. llevaron a las personas, que lleva a cabo una posición común de la facultad en MUSC y la universidad de Clemson. Él es parte del programa de la bioingeniería de MUSC Clemson, que coloca los bioengineers de Clemson y a los estudiantes doctorales de la bioingeniería en el campus de MUSC de modo que puedan obrar recíprocamente con los clínicos necesitando soluciones de ingeniería. El autor importante del artículo, Dylan Richards, Ph.D., es un graduado del programa común.

Podíamos esencialmente tomar que la naturaleza compleja 3D de un ataque del corazón y entonces reduce la talla de él en un modelo del microtissue.”

Dylan Richards, Ph.D., autor importante

Organoids es los tejidos multicelulares tridimensionales que son menos de 1 milímetro de diámetro. Estos organoids, o los microtissues, función tienen gusto de sus contrapartes del mismo tamaño. En este caso, los organoids del corazón baten y contratan real como hace el corazón humano. Este modelo utiliza a las células madres pluripotent inducidas, casi como las “células del padre,” esa divisoria y se madura en varios tipos de células del corazón que interactivo y uno mismo-monte para formar el organoide.

Tradicionalmente, los biólogos utilizan las células en un plato o modelos del animal, tales como ratones o ratas, para modelar las enfermedades que son estudiadas. Estos métodos tienen sus propias desventajas que el modelo organoide venza.

Las células en un plato son grandes para aprender cosas en el nivel celular, pero es muy artificial que las células crezcan en dos dimensiones en una superficie plana.

Los modelos animales son muy útiles en tomar las medidas siguientes hacia la recapitulación de qué suceso en el cuerpo humano, pero los organoids, especialmente ésos para el corazón, están los más cercanos a reconstruir qué ocurre en seres humanos.

“Los corazones de ratas y de ratones batieron cinco a 10 veces más rápidamente que los de seres humanos,” Richards explicaron. “Cómo esos mecanismos trabajan físicamente - la electrofisiología y bombeo - es apenas diferente debido a la escala.”

En cambio, el organoide cardiaco reconstruye una versión humana del corazón y se asemeja de cerca a la disfunción del tejido que ocurre después de la escasez del oxígeno causada por un ataque del corazón. Porque es muy difícil obtener una muestra inmediatamente después que ocurre un ataque del corazón, la mayor parte de qué sabemos sobre ataques del corazón viene de las observaciones hechas largas después de la escasez inicial del oxígeno. El modelo organoide completa este entrehierro, habilitando la visualización inmediatamente después de la privación del oxígeno.

“Esto puede ayudarnos a entender mejor cómo responden las células a corto plazo y, a su vez, cómo eso hace la manera para el daño a largo plazo,” dijo a Richards del modelo organoide.

Este modelo también permite a investigadores probar si las drogas de corazón perfeccionan resultados del ataque del corazón.

“Podría ayudarnos a determinar si una droga es efectiva en la prevención de algo de este daño o la prevención de una reacción perjudicial a una escasez del oxígeno,” explicó a Richards.

El modelo podría también ofrecer una manera de probar si una droga que es segura en un corazón sano es también segura en enferma. Tal información podría conducir a médicos en drogas que prescribían más apropiadamente en los pacientes que tenían enfermedades cardíacas preexistentes a la hora del ataque del corazón.

En fin, el modelo provee de investigadores una comprensión de las acciones tempranas de un ataque del corazón que no han tenido antes. Pero Mei se prepone hacer el modelo incluso mejor incluyendo las células inmunes. Las células inmunes son responsables de limpiar cualquier célula muerta causada por el ataque del corazón, pero al hacerlo, pueden determinar cómo las células inmunes desempeñan un papel en la reestructuración del tejido del corazón después de daño de una escasez del oxígeno. El laboratorio de Mei quisiera estudiar cómo hacen tan con la esperanza de prevenir la muerte de dañado pero aún las salas de estar del corazón.

Mei también quisiera examinar los efectos de las genéticas de los pacientes sobre sus resultados. Su laboratorio está trabajando actualmente en crear organoids de las células de pacientes con resultados diversos. Esos organoids se pueden entonces utilizar para ayudarnos a entender más completo cómo el perfil genético específico de un paciente afecta a su recuperación.

“No somos primeros para recapitular del tejido-nivel la reacción celular o aún. Discutiría, sin embargo, que somos primeros para recapitular la reacción del órgano-nivel,” dijo a Mei.

Source:
Journal reference:

Richards, D.J., et al. (2020) Human cardiac organoids for the modelling of myocardial infarction and drug cardiotoxicity. Nature Biomedical Engineering. doi.org/10.1038/s41551-020-0539-4.