Los científicos de todo el mundo han estado tratando de reemplazar el tejido cardíaco dañado utilizando células del músculo cardíaco cardiomiocitos hechas en laboratorio, ya sea inyectándolas en el corazón o aplicando parches unidos con las células. Pero los resultados hasta la fecha han sido decepcionantes.
"Si hace cardiomiocitos en un plato a partir de células madre pluripotentes, se injertarán en el corazón y formarán músculos", dice William Pu, MD, director de Investigación Cardiovascular Básica y Traslacional en el Boston Children's Hospital. "Pero el músculo no"No funciona muy bien porque los miocitos están atrapados en una etapa inmadura ".
No se ha entendido bien cómo los cardiomiocitos que comenzamos a desarrollar antes del nacimiento se contraen vigorosamente las células musculares cardíacas adultas.
"Creo que hay vías de señalización específicas que controlan ese proceso, que no hemos podido reproducir en un plato", dice Pu.
eliminaciones selectivas
Estudiar la maduración de los cardiomiocitos en ratones vivos ha sido igualmente desafiante. Estudios anteriores han probado genéticamente la ingeniería de ratones con diferentes genes "eliminados" en el músculo cardíaco para determinar cuáles son necesarios. Pero la pérdida completa de un gen a menudo causa una disfunción del gencorazón completo, lo que en sí mismo puede perjudicar la maduración. Además, criar múltiples cepas de ratones "knockout" con diferentes genes eliminados es un procedimiento costoso que lleva mucho tiempo.
En un nuevo estudio publicado el 21 de septiembre en Comunicaciones de la naturaleza Pu y sus colegas pasaron por alto estos obstáculos. Usando ratones vivos y tecnología de edición de genes CRISPR / Cas9, descubrieron un factor clave involucrado en la maduración del músculo cardíaco de una manera nueva y novedosa.
La belleza de su enfoque es doble. Primero, requirió solo una cepa de ratón que expresa la enzima Cas9, junto con un virus que dirige a Cas9 a eliminar un gen específico. Para atacar diferentes genes, los investigadores simplemente hicieron pequeñas modificacionesal virus.
"Pudimos probar 10 genes potenciales de interés en 10 semanas", dice Pu.
En segundo lugar, en lugar de eliminar el gen en cada célula, los investigadores inyectaron el virus de tal manera que aproximadamente 1 de cada 10 células del músculo cardíaco se vio afectado. Este patrón de administración "en mosaico" permitió que el músculo cardíaco no afectado siguiera funcionando. El equipo podría entoncesestudiar las células del músculo cardíaco mutado por separado.
Regulación del desarrollo del músculo cardíaco
Un factor, conocido como factor de respuesta sérica SRF, surgió como un regulador clave de la maduración de los cardiomiocitos. Cuando el gen Srf se eliminó en el músculo cardíaco de los ratones recién nacidos en forma de mosaico, muchos aspectos de la maduración se interrumpieron.
En los miocitos maduros normales, las estructuras contráctiles básicas, conocidas como sarcómeros, están altamente organizadas. Pero en los miocitos mutantes, los sarcómeros se desorganizaron. Además, las células normales desarrollan túbulos transversales, estructuras importantes que ayudan a coordinar la contracción del sarcómero.los miocitos mutantes también sufrieron una gran alteración. Finalmente, las mitocondrias, que proporcionan energía y normalmente están dispuestas junto a los sarcómeros en forma de ladrillo, se redujeron drásticamente en tamaño y número.
En otros experimentos, el equipo demostró que SRF regula la actividad de múltiples genes adicionales, incluidos los genes sarcómeros críticos, en cardiomiocitos inmaduros, pero no en cardiomiocitos maduros. Piensan que SRF recibe señales del resto de la célula que lo indicanejecutar un programa de organización maestra durante la maduración.
Finalmente, Pu y sus colegas demostraron que los propios sarcómeros deben ensamblarse adecuadamente para que ocurran otros aspectos de la maduración. "Aprendimos que los sarcómeros no solo son importantes para la contracción, sino que probablemente están impulsando el programa de maduración", dice Pu.
Hacer crecer las células del corazón
En general, los resultados parecen sugerir que si pudieras encontrar una manera de aumentar la SRF, podrías hacer que las células del músculo cardíaco crezcan en el laboratorio. Pero no fue tan simple: cuando la SRF se sobreexpresó,las células tenían el mismo aspecto que las que no tenían SRF.
Y eso establece el próximo objetivo del laboratorio.
"Las células parecen muy sensibles al nivel de SRF", dice Pu. "Probablemente no pueda manipular el SRF en sí. Debe comprender qué lo controla en sentido ascendente".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Boston Children's Hospital . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Cite esta página :