La regeneración del corazón humano, el marcapasos de laboratorio y el corazón en un chip marcan avances en cardiología

Los investigadores han demostrado por primera vez que las células del músculo cardíaco humano pueden regenerarse después de un ataque cardíaco, han creado el primer nodo sinoauricular del mundo cultivado en laboratorio y han desarrollado un 'corazón en un chip' que late y puede rastrear la actividad cardíaca a nivel celular. Estos avances podrían conducir a nuevas formas de tratar y estudiar la enfermedad cardiovascular, la principal causa de muerte en todo el mundo.

En un estudio publicado en Circulation Research, científicos de la Universidad de Sídney, el Instituto Baird y el Royal Prince Alfred Hospital descubrieron que las células del músculo cardíaco pueden regenerarse después de un ataque cardíaco, un proceso que antes solo se había observado en ratones. Por primera vez se confirmó en tejido cardíaco humano un aumento de la mitosis, un proceso en el que las células se dividen y se reproducen. El estudio analizó tejido recolectado de pacientes vivos durante una cirugía de bypass, utilizando muestras de áreas tanto enfermas como sanas del corazón. Un ataque cardíaco puede destruir hasta un tercio de las células del corazón humano y, aunque las tasas de supervivencia han mejorado, muchos pacientes desarrollan insuficiencia cardíaca, una afección que solo puede curarse mediante un trasplante. En Australia, alrededor de 144.000 personas viven con insuficiencia cardíaca, pero solo se realizan unos 115 trasplantes de corazón al año. La investigación identificó varias proteínas que anteriormente se había demostrado que participan en la regeneración cardíaca en ratones, con el objetivo de desarrollar terapias que amplifiquen la capacidad natural del corazón para producir nuevas células.

Por separado, científicos de Shanghái han diseñado el primer nodo sinoauricular del mundo creado en laboratorio, la diminuta estructura que actúa como el marcapasos natural del corazón. Utilizando células madre pluripotentes humanas, el equipo construyó un organoide 3D capaz de latir de forma autónoma. El nodo sinoauricular, ubicado dentro de la cavidad auricular derecha, envía continuamente señales eléctricas que determinan cuándo deben contraerse las aurículas y los ventrículos. Si falla, los latidos del corazón pueden ralentizarse a niveles peligrosos o detenerse por completo. Según los investigadores, el organoide podría transformar la investigación de enfermedades cardíacas y el cribado de fármacos.

En otro avance, científicos de varias instituciones canadienses han creado un 'corazón en un chip' (HOC) tridimensional que late por sí solo y responde de manera predecible a fármacos comunes. Es el primero que incorpora una plataforma de doble detección que proporciona un seguimiento en tiempo real de la actividad en todo el tejido cardíaco hasta el nivel celular. Los investigadores extrajeron células del músculo cardíaco y células de tejido conectivo de ratas, las sembraron en chips de silicio dentro de una matriz similar a un gel e incorporaron dos tipos de sensores: pilares elásticos que se deforman con cada latido para medir la fuerza contráctil, y microsensores de hidrogel de 50 micrómetros de promedio que capturan las tensiones mecánicas locales a nivel celular. Las pruebas con norepinephrine, que aumenta la actividad cardíaca, y con blebbistatin, un inhibidor de la actividad muscular, funcionaron como se preveía, lo que demuestra el potencial del HOC para el cribado de fármacos. El equipo planea ahora simular trastornos utilizando células de pacientes con miocardiopatía dilatada y arritmias, con el objetivo a largo plazo de utilizar los HOC para identificar el medicamento más eficaz para cada paciente antes de administrar el tratamiento. La investigación se publicó en la revista Nano Micro Small.