Un equipo del Instituto de Investigación del Centro de Salud de la Universidad McGill (The Institute) ha creado un corazón tridimensional, que late con chip, o “mini-corazón”, utilizando células sanguíneas de un paciente con miocardiopatía dilatada (DCM), una de las principales causas de trasplante de corazón. El nuevo modelo podría ayudar a los investigadores a comprender mejor los mecanismos subyacentes a la DCM, acelerar la evaluación de nuevos tratamientos y, en última instancia, explorar el potencial de los modelos específicos del paciente para evaluar cómo responde el tejido cardíaco de un individuo a diferentes terapias. El estudio se publicó recientemente en Advanced Healthcare Materials
La miocardiopatía dilatada es una afección cardíaca grave en la que el corazón se agranda y debilita, lo que perjudica su capacidad para bombear sangre y potencialmente conduce a insuficiencia cardíaca y ritmos cardíacos anormales. Según los autores del estudio, se asocia con un riesgo del 50% de progresión a insuficiencia cardíaca en cinco años.
“Con este nuevo modelo 3D de corazón en un chip derivado del paciente, podemos comenzar a recrear aspectos de la enfermedad cardíaca de un paciente individual fuera del cuerpo, abriendo la puerta a aplicaciones en medicina personalizada”, dice Ali Mousavi, primer autor del estudio y becario postdoctoral en el Dr. Laboratorio de Regeneración Miocárdica de Renzo Cecere en el Instituto.
La investigación en este campo sigue siendo un desafío, en parte porque los modelos de laboratorio convencionales, como los modelos animales y las células cultivadas en el laboratorio, no pueden replicar completamente la complejidad del corazón humano y las enfermedades cardiovasculares, a pesar de su papel esencial en la investigación.
“Este nuevo modelo imita con mayor precisión el comportamiento de un corazón humano que los modelos de investigación tradicionales. Este avance podría ayudarnos a encontrar tratamientos más efectivos para la miocardiopatía dilatada, reduciendo en última instancia la necesidad de trasplantes de corazón”, dice Cecere, científico del Programa de Salud Cardiovascular a través de la Vida útil del Instituto, cirujano cardíaco en el Centro de Salud de la Universidad McGill (MUHC) y profesor asociado de cirugía en la Universidad McGill.
Construyendo el “minicorazón” de un paciente en el laboratorio
La tecnología Heart-on-a-chip ha avanzado considerablemente en la última década. El modelo desarrollado en el Instituto destaca porque utiliza células derivadas de la sangre de un paciente con DCM.
“Las células sanguíneas se reprograman en células madre pluripotentes inducidas, que tienen la capacidad de desarrollarse en muchos tipos diferentes de células en el cuerpo humano. Luego convertimos estas células madre específicas del paciente en células del músculo cardíaco, o cardiomiocitos, y las usamos para crear tejido cardíaco tridimensional en un chip. El resultado es un ‘mini-corazón’ que late y se contrae por sí solo”, explica Mousavi.
Otra característica innovadora del estudio es la incorporación de pequeñas cuentas fluorescentes directamente en los tejidos. Estos permiten a los investigadores observar cómo las diferentes regiones del tejido se mueven y se contraen con cada latido, proporcionando una imagen más detallada de cómo funciona el tejido cardíaco diseñado
Recreación de las características clave de la enfermedad cardíaca
Para evaluar el modelo de paciente DCM, los investigadores crearon un segundo modelo utilizando células de un participante sano y compararon las características y la función de los dos.
Encontraron diferencias medibles entre los dos modelos en su estructura, contracciones, patrones de golpeo, actividad del calcio y características moleculares. En particular, los tejidos derivados del paciente con DCM mostraron patrones de golpes anormales e irregulares consistentes con características importantes de la enfermedad.
Los investigadores también expusieron los tejidos a la norepinefrina, una sustancia que aumenta la frecuencia cardíaca y la fuerza de la contracción, lo que confirma que los tejidos de ingeniería podrían responder a la estimulación química
“Juntos, estos hallazgos muestran que nuestro modelo puede reproducir características importantes de la miocardiopatía dilatada y eventualmente podría proporcionar información específica del paciente sobre la enfermedad cardíaca”, dice Mousavi.
En el futuro, la plataforma también podría servir como herramienta para el desarrollo de medicamentos preclínicos, ayudando a los investigadores a identificar terapias prometedoras antes. Dichos modelos también podrían complementar los métodos de investigación existentes y potencialmente reducir la dependencia de modelos animales para ciertos tipos de estudios.
“Este estudio proporciona una prueba de concepto importante, y el siguiente paso es expandir la plataforma a un número mucho mayor de pacientes”, dice Cecere. “Incorporar muestras que representen diferentes antecedentes genéticos y formas de DCM será esencial para comprender cómo varía la enfermedad de un paciente a otro y mover esta tecnología hacia la medicina de precisión”.
Detalles de la publicación
Ali Mousavi et al, Modelo 3D de corazón en un chip derivado del paciente de miocardiopatía dilatada con mapeo basado en cuentas incrustado de la contractilidad del tejido, Advanced Healthcare Materials (2026). DOI: 10.1002/adhm.71464
Información de la revista: Materiales avanzados de atención médica
FUENTE: MedicalXpress
