Los investigadores de Columbia Engineering han demostrado, por primera vez, que la estimulación eléctrica de las células del músculo cardíaco humano cardiomiocitos diseñadas a partir de células madre humanas ayuda a su desarrollo y función. El equipo utilizó señales eléctricas, diseñadas para imitar a las de un corazón en desarrollo,para regular y sincronizar las propiedades de latido de los cardiomiocitos nacientes, las células que apoyan la función de latido del corazón. El estudio, dirigido por Gordana Vunjak-Novakovic, profesora de Ingeniería Biomédica de la Fundación Mikati y profesora de ciencias médicas en medicina,se publica en línea el 19 de enero en Comunicaciones de la naturaleza .
La enfermedad cardiovascular es uno de los principales problemas de salud en todo el mundo, especialmente porque el corazón no puede repararse a sí mismo: si los cardiomiocitos se pierden debido a una lesión o enfermedad, solo tienen una capacidad mínima para regenerarse. Los científicos han estado tratando de desarrollar formas de regenerarsecorazones mediante el uso de cardiomiocitos producidos a partir de las células del paciente tomadas de la piel o la sangre.
Para tener éxito, estos cardiomiocitos deben responder e integrarse con el músculo cardíaco circundante. Pero, actualmente, la inmadurez y el latido irregular resultante de los cardiomiocitos humanos derivados de células madre han limitado su utilidad para la medicina regenerativa y la investigación biológica.
"Hemos hecho un descubrimiento emocionante", dice Vunjak-Novakovic. "Aplicamos estimulación eléctrica para madurar estas células, regular su función contráctil y mejorar su capacidad de conectarse entre sí. De hecho, capacitamos a la célula paraadoptó el patrón de latidos del corazón, mejoró la organización de proteínas cardíacas importantes y ayudó a las células a ser más adultas. Este preacondicionamiento es un paso importante para generar células robustas que son útiles para una amplia gama de aplicaciones, incluido el estudio debiología de cardiomiocitos, pruebas de drogas y terapia con células madre. Y creemos que nuestro método podría conducir a la reducción de la arritmia durante la regeneración cardíaca basada en células ".
Vunjak-Novakovic trabajó con George Eng y Benjamin Lee, quienes recibieron recientemente su doctorado del Departamento de Ingeniería Biomédica. También son estudiantes de medicina y coautores principales del estudio. El equipo cultivó cardiomiocitos y células derivadas de células madre humanaslos diseñaron en estructuras tridimensionales. Luego expusieron estas estructuras a señales eléctricas que imitaban a las de un corazón sano, durante solo una semana. Mostraron que esta estimulación eléctrica aumentaba la conectividad de los cardiomiocitos y la regularidad de la contracción muscular.
Los investigadores planean realizar estudios fundamentales de cómo el corazón inmaduro desarrolla su función de latido, e investigar si los cardiomiocitos "condicionados" tendrán la capacidad de integrarse sin problemas con el músculo cardíaco y proporcionar una función de latido sincronizada.
"El corazón es un órgano de asombrosa complejidad con aproximadamente 3 mil millones de células que late sincrónicamente en respuesta a señales eléctricas", observa Vunjak-Novakovic. "Nuestra capacidad de recapitular la biología usando herramientas de bioingeniería continúa impulsando nuestro trabajo y siendo una fuentede inspiración. ¡Se nos recuerda con frecuencia que este puede ser el mejor momento para realizar investigaciones de ingeniería biomédica! "
Benjamin Lee agrega: "Como estudiante de ingeniería y medicina, estoy particularmente interesado en cómo los cardiomiocitos con acondicionamiento eléctrico pueden usarse en un contexto clínico".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Columbia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :