Investigadores del Departamento de Ingeniería Biomédica de la UConn han desarrollado una nueva plataforma derivada de células cardíacas que imita de cerca el corazón humano, liberando el potencial para un desarrollo y pruebas preclínicas de fármacos más completos y un modelo para enfermedades cardíacas.
La investigación, publicada en Informes de celda por el profesor asistente Kshitiz en colaboración con el Dr. Junaid Afzal en el departamento de cardiología de la Universidad de California en San Francisco, presenta un método que acelera la maduración de las células cardíacas humanas hacia un estado lo suficientemente adecuado para ser un sustituto para las pruebas preclínicas de drogas.
«Existe una gran necesidad de crear construcciones cardíacas humanas para todo tipo de aplicaciones. Los modelos de animales pequeños simplemente no recapitulan la biología del corazón humano, y las muestras humanas son escasas», dice Kshitiz. «Esto es importante porque todos los medicamentos deben probarse para determinar su toxicidad para el corazón. Se cree ampliamente que una gran cantidad de ellos fallan innecesariamente en los ensayos clínicos porque no tenemos muestras humanas para probarlos».
Kshitiz y Afzal identificaron por primera vez la necesidad de crear un tejido cardíaco humano maduro durante su tiempo juntos en Johns Hopkins Medicine.
«Cuando se desarrollaron métodos para diferenciar las células madre pluripotentes humanas en células cardíacas, se creó una gran esperanza de que finalmente tendremos construcciones de corazón humano con las que trabajar», dijo Afzal. «Si bien es sencillo obtener células cardíacas humanas, son similares a las células fetales. Lo que necesitamos son células adultas».
La seguridad cardiovascular es la causa número uno del fracaso del desarrollo preclínico de fármacos, y desde hace mucho tiempo existe la necesidad de crear modelos de tejido cardíaco humano para probar la cardiotoxicidad de los fármacos. Actualmente, los modelos de corazón de animales pequeños muestran características bioquímicas, fisiológicas y genéticas muy diferentes de las de los humanos, lo que dificulta replicar el corazón humano en estudios preclínicos. En particular, es muy difícil realizar una evaluación metabólica de las construcciones cardíacas actuales. El corazón late continuamente y es un órgano metabólicamente muy activo.
«La maduración metabólica y redox es crítica para las células del corazón, y podemos lograrlo y posiblemente crear un estándar de oro, cambiando fundamentalmente nuestras expectativas de crear un tejido cardíaco metabólicamente maduro», dijeron los investigadores.
En el estudio, los investigadores utilizaron la biología cardíaca en un corazón humano adulto para madurar rápidamente células cardíacas diferenciadas en un estado más parecido al de un adulto. En 30 días, los investigadores lograron células cardíacas que mostraban características estructurales, mecánicas, metabólicas y electrofisiológicas cercanas al músculo cardíaco adulto.
Los investigadores son optimistas de que esta aplicación no solo se usará para pruebas preclínicas de medicamentos, sino que también se puede usar en futuros modelos de precisión de enfermedades para estudiar los mecanismos de la enfermedad y probar terapias regenerativas. Los investigadores esperan que los muchos medicamentos que fallan innecesariamente debido a métodos no humanos se recuperen para curar el cáncer y las enfermedades inmunológicas y neurológicas.
Los investigadores de UConn Health Yamin Liu, Wenquang Du, Yasir Suhail, Pengyu Zong, Jianlin Feng, Visar Ajeti, Maya Yankova, Alix Deymier y Lixia Yue también contribuyeron a este estudio.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad de Connecticut. Original escrito por Courtney Chandler. Nota: El contenido se puede editar por estilo y longitud.