Generar cèl·lules musculars del cor madures i viables a partir de cèl·lules mare humanes o d' altres animals ha demostrat ser difícil per als biòlegs. Ara, els investigadors de la Johns Hopkins informen d'un èxit en crear-los al laboratori mitjançant la implantació de cèl·lules mare extretes d'un adult sa o amb un tipus de mal altia cardíaca en cors de rates nadons.
Els investigadors diuen que els cors dels animals hostes proporcionen els senyals biològics i la química que necessiten les cèl·lules musculars del cor immadures implantades per progressar i superar el bloqueig del desenvolupament que tradicionalment atura el seu creixement en plats o flascons de cultiu de laboratori.
En un resum del treball publicat el 10 de gener a Cell Reports, els investigadors diuen que el seu mètode hauria d'ajudar a avançar en els estudis sobre com es desenvolupen les mal alties del cor, juntament amb el desenvolupament de noves eines de diagnòstic i tractaments.
"El nostre concepte d'utilitzar un hoste animal viu per permetre la maduració dels cardiomiòcits es pot ampliar a altres àrees de la investigació de cèl·lules mare i realment obre una nova via per aconseguir que les cèl·lules mare madurin", diu Chulan Kwon, Ph. D., professor associat de medicina i membre de l'Institut d'Enginyeria Cel·lular de la Facultat de Medicina de la Universitat Johns Hopkins, que va dirigir l'estudi.
Segons Kwon, els biòlegs cel·lulars han estat històricament incapaços d'induir les cèl·lules del múscul cardíac a superar el punt de desenvolupament característic dels nounats, fins i tot quan els van deixar madurar als plats durant un any.
Aquestes cèl·lules cardíaques neonatals, explica Kwon, són més petites i rodones que les cèl·lules cardíaques adultes madures i generen una força de bombeig molt baixa. Com a resultat, afegeix, no són el millor model per a les mal alties del múscul cardíac, ni imiten amb precisió la biologia i la química del teixit cardíac adult.
El grup de Kwon va demostrar recentment que les cèl·lules conservades i cultivades en plats de laboratori no activaven els gens adequats necessaris per permetre que les cèl·lules passin a la maduresa, un fenomen que van atribuir a les condicions artificials de creixement de cèl·lules en un plat. Però també van descobrir que aquests gens eren similars als que s'activaven o activaven al cor de les rates acabades de néixer.
En els seus experiments inicials dissenyats per superar l'obstacle del desenvolupament, els investigadors van crear per primera vegada una línia cel·lular de cèl·lules cardíaques immadures extretes de cèl·lules mare embrionàries de ratolí. A continuació, van etiquetar aquestes cèl·lules amb una proteïna fluorescent i van injectar unes 200.000 de les cèl·lules al ventricle o a la cambra inferior del cor de rates nues acabades de néixer: rates amb sistemes immunitaris deficients que no atacarien i rebutjarien les cèl·lules recentment introduïdes..
Després d'aproximadament una setmana, informa Kwon, les cèl·lules fluorescents encara eren arrodonides i d'aspecte immadur. Al cap d'un mes, però, les cèl·lules semblaven cèl·lules del múscul cardíac adult: allargades amb dibuixos de ratlles.
Quan els investigadors van comparar 312 gens de les cèl·lules de ratolí individuals cultivades als cors de rates amb els gens que es troben tant a les cèl·lules cardíaques immadures com a les cèl·lules musculars adultes del cor, van trobar que les cèl·lules cultivades als cors de les rates tenien més en comú amb genètica de cèl·lules musculars del cor adultes.
Els investigadors van confirmar que les noves cèl·lules cultivades pel cor es podrien contraure o bategar com les cèl·lules musculars del cor adultes normals mitjançant un tipus de microscòpia òptica.
En el següent conjunt d'experiments de prova de concepte, l'equip de Kwon va treballar amb cèl·lules de la pell adultes humanes d'un donant humà sa que es van tornar a convertir químicament en un estat semblant a les cèl·lules mare, conegut com a cèl·lules mare pluripotents induïdes. Un mes després que aquestes cèl·lules s'implantessin en cors de rates nadons, les cèl·lules donants humanes sanes van aparèixer en forma de vareta i madures.
En l'experiment final de prova de concepte, els investigadors van utilitzar cèl·lules mare pluripotents induïdes extretes d'un pacient amb miocardiopatia ventricular dreta aritmogènica (ARVC), una forma hereditària de mal altia cardíaca i una de les principals causes de mort sobtada en joves. adults. Aquestes cèl·lules eren d'especial interès perquè la mutació genètica que causa l'AVRC només provoca símptomes després que les cèl·lules del cor maduren.
Després d'un mes de créixer les cèl·lules cardíaques immadures ARVC humanes als ventricles del cor de rata, les cèl·lules van començar a demostrar propietats del teixit cardíac de pacients amb la mal altia, diu Kwon. Concretament, van acumular molt greix i tenien més cèl·lules morint que no pas cèl·lules sanes.
Aquest últim experiment, diu Kwon, demostra que els investigadors ara poden fer créixer de manera constant cardiomiòcits madurs a partir de pacients amb mal alties cardíaques específiques per estudiar millor aquestes mal alties i identificar tractaments.
Kwon adverteix que l'ús clínic d'aquestes cèl·lules cultivades en laboratori és a anys de distància. Però, diu, "l'esperança és que el nostre treball avanci la medicina de precisió donant-nos la capacitat de fer cardiomiòcits adults a partir de cèl·lules mare del propi pacient". Tenir aquesta capacitat, diu, significa tenir una manera de provar a cada pacient la sensibilitat i el valor dels fàrmacs antics i nous, i tenir un procés escalable per crear grans fonts cel·lulars per a la regeneració del cor."
