Creación de nuevas células musculares cardíacas sanas dentro del corazón enfermo del paciente. Así es como los científicos esperan revertir la enfermedad cardíaca algún día. Hoy, un nuevo estudio dirigido por investigadores de UNC-Chapel Hill revela detalles moleculares clave que deberían ser útiles para desarrollar estoenfoque ambicioso
En este estudio, publicado en Informes de celda , dos laboratorios de la UNC y un grupo de la Universidad de Princeton reprogramaron células ordinarias llamadas fibroblastos en células musculares cardíacas nuevas y sanas, y registraron los cambios que parecen ser necesarios para esta reprogramación.
"De estos estudios podemos definir vías para aumentar la eficiencia de la reprogramación de fibroblastos", dijo el autor principal Frank Conlon, PhD, profesor de genética en la Facultad de Medicina de la UNC y profesor de biología en la Facultad de Artes de la UNC yCiencias
La enfermedad cardíaca mata a más de 600,000 personas cada año solo en los Estados Unidos y sigue siendo la principal causa de muerte tanto para hombres como para mujeres. Por lo general, surge del estrechamiento o bloqueo de las arterias coronarias e implica el reemplazo progresivo de las células del músculo cardíaco cardiomiocitos con tejido cicatricial, lo que conduce a una pérdida de la función cardíaca y, en última instancia, insuficiencia cardíaca
Este proceso progresivo de la enfermedad ocurre en parte porque los cardiomiocitos tienen una capacidad muy limitada para proliferar y reemplazar el músculo cardíaco dañado. Por lo tanto, los científicos han estado experimentando con técnicas para transformar fibroblastos, células que producen colágeno que abundan en el corazón, en nuevascardiomiocitos. Han demostrado que pueden hacer que este proceso terapéutico de reprogramación celular funcione en los corazones enfermos de ratones de laboratorio y, por lo tanto, mejoren la función cardíaca. Pero el proceso no es tan eficiente como debe ser para uso clínico, y los científicos todavía estánaprendiendo por qué.
"La aplicación de esta tecnología ha sido limitada por nuestra falta de comprensión de los mecanismos moleculares que impulsan este proceso de reprogramación directa", dijo Conlon, quien también es miembro del UNC McAllister Heart Institute.
Para este estudio, el laboratorio de Conlon, en colaboración con el laboratorio UNC McAllister Heart Institute de Li Qian, PhD, y el laboratorio Princeton de Ileana Cristea, PhD, empleó técnicas avanzadas para mapear los cambios en los niveles de proteínas en los fibroblastos a medida que se sometíanreprogramación en cardiomiocitos.
Primero, activaron la reprogramación utilizando una técnica basada en un Qian desarrollado en 2012. Expusieron los fibroblastos a un retrovirus diseñado que ingresa a las células y comienza a producir tres proteínas clave del "factor de transcripción", que reprograman efectivamente la expresión génica en las células, causandolas células se convertirán en cardiomiocitos en unos pocos días.
Los investigadores examinaron los niveles de miles de proteínas distintas en las células durante la transformación de tres días de fibroblastos a cardiomiocitos. Al hacerlo, dijo Conlon, "revelamos una serie cuidadosamente organizada de eventos moleculares".
Los datos sugieren que el proceso de reprogramación comenzó aproximadamente 48 horas después de que los virus ingresaron a los fibroblastos y afectaron significativamente la abundancia de 23 clases de proteínas.
Uno de los cambios más notables fue un fuerte aumento en el nivel de una proteína llamada Agrin, que se ha encontrado que promueve procesos de reparación en corazones dañados. Agrin también inhibe otra vía de señalización llamada Hippo, conocida por estar involucrada en la regulacióntamaño del órgano: este hallazgo, una de las cientos de pistas individuales generadas por el estudio, aumenta la posibilidad de que la inhibición de la señalización del hipopótamo sea necesaria para la reprogramación de los cardiomiocitos.
Los estudios futuros determinarán cuál de estos innumerables cambios realmente impulsa la reprogramación y, lo que es más importante, qué cambios se pueden mejorar para mejorar la eficiencia de la reprogramación.
Conlon y sus colegas ahora están trabajando en esos estudios de seguimiento.
El Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre, y el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales financiaron esta investigación.
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Materiales proporcionado por Cuidado de la salud de la Universidad de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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