Un modelo experimental utiliza biomecánica guiada por la genética y células madre derivadas del paciente para predecir qué tipo de defecto cardíaco hereditario desarrollará un niño, según los autores de un nuevo estudio en la revista Celda .
Un equipo multiinstitucional que desarrolla la tecnología, y dirigido por el Cincinnati Children's Heart Institute, informa el 19 de mayo que permitiría a los médicos intervenir antes para ayudar a los pacientes a controlar sus afecciones y ayudar a informar futuras opciones de tratamiento farmacológico. En pruebas de laboratorio, elel modelo predice con precisión si los modelos de ratón y las células cardíacas derivadas de células madre de pacientes humanos desarrollarán una miocardiopatía hipertrófica o dilatada.
"Esta tecnología permitiría predecir el fenotipo cardíaco eventual en pacientes pediátricos y ayudaría a guiar su tratamiento y monitoreo futuro", dijo Jeffery Molkentin, PhD, autor principal e investigador en la División de Biología Cardiovascular Molecular en Cincinnati Children's yHoward Hughes Medical Institute. "Podría ayudar al aconsejar a los pacientes sobre los esfuerzos atléticos, en los que puede ocurrir la muerte súbita con miocardiopatía hipertrófica. O podría ayudar a decidir si ciertos pacientes deben considerar un desfibrilador cardioversor implantable para prevenir la muerte súbita a medida que crecen jóvenesedad adulta."
La miocardiopatía hereditaria es un grupo genéticamente diverso de enfermedades del músculo cardíaco que afecta a aproximadamente una de cada 500 personas. Hay dos manifestaciones clínicas principales: miocardiopatía hipertrófica MCH y miocardiopatía dilatada MCD. Las enfermedades involucran casi 1,500 mutaciones genéticas diferentes en sarcómeros, la parte del músculo cardíaco que genera tensión y contracción.
En HCM, las cámaras y las válvulas del corazón crecen de manera que no son simétricas. La dimensión de la cámara ventricular se reduce, el tabique interventricular se engrosa y los pacientes sufren de disfunción diastólica en la cual el músculo cardíaco no se relaja normalmente,causando un mayor riesgo de muerte súbita por arritmia. Con DCM, las personas tienen una cámara ventricular izquierda agrandada acompañada de un alargamiento de las células cardíacas miocitos que resulta en una función sistólica reducida y, finalmente, insuficiencia cardíaca.
No existen regímenes efectivos de medicamentos para controlar las afecciones, aunque hay investigaciones que buscan nuevos medicamentos. El único tratamiento efectivo en la actualidad es un trasplante de corazón. Esto deja la necesidad urgente de desarrollar nuevas tecnologías para controlar, tratar, curar o prevenirlas enfermedades, según los investigadores
Al desarrollar la tecnología, los científicos analizaron cómo los sarcómeros generan tensión junto con alteraciones en el ciclo del calcio, lo cual es crítico para la función cardíaca. El acoplamiento de la generación de tensión y el ciclo del calcio se altera en pacientes con mutaciones genéticas sarcoméricas. La alteración puede medirse yluego se usa para predecir cómo cambiará el corazón a medida que progresa la enfermedad, dijo Molkentin.
Para estudiar la influencia de las mutaciones genéticas en este proceso, los investigadores probaron una variedad de ratones genéticamente alterados. Los modelos de ratones eran ratones normales de tipo salvaje o aquellos que expresaban diferentes mutaciones genéticas para diversas cardiomiopatías.
Esto permitió a los investigadores examinar la generación de tensión y las tasas asociadas de ciclos de calcio a través del músculo cardíaco de una manera altamente definida. Esa información se utilizó para crear un modelo matemático para la predicción de la enfermedad que integra la tensión total generada por los cardiomiocitos aislados.El modelo basado en algoritmos fue capaz de predecir si los corazones en modelos de ratón sufrirían un crecimiento cardíaco hipertrófico o dilatado.
Los científicos luego probaron el modelo computacional en células humanas de pacientes con miocardiopatía mediante el uso de tecnología de células madre pluripotentes inducidas iPSC. Reprogramado y derivado de las células de fibroblastos de la piel del paciente real, las iPSC pueden convertirse en prácticamente cualquier tipo de célula en el cuerpo humano y luego usarsepara la investigación científica de las propiedades de la enfermedad.
Molkentin y sus colegas generaron cardiomiocitos específicos del paciente, que bajo un microscopio se pueden ver pulsando rítmicamente de manera similar a un corazón que late. Los iPSC derivados del paciente también tienen la misma composición genética incluidas las mutaciones que la persona que dona las células iniciales originalesEn el estudio, las células cardíacas iPSC desarrollaron los mismos déficits de tensión de cardiomiopatía que los propios corazones del paciente.
Luego, los investigadores utilizaron su método de predicción de defectos cardíacos para ver con qué precisión determinó el tipo de defecto cardíaco de pacientes con miocardiopatía específica. Con colaboradores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford, Molkentin y sus colegas generaron cuatro líneas de pacientes en etapa temprana en desarrollo.células cardíacas iPSC específicas cardiomiocitos. Informan que su tecnología determinó con precisión el defecto cardíaco HCM vs. DCM de los pacientes donantes.
Los investigadores continúan desarrollando y probando la tecnología usándola para determinar el estado de enfermedad cardíaca de pacientes con mutaciones específicas en un gen codificador de sarcómero. Advierten que la tecnología está a años de uso clínico potencial, en espera de más pruebas y refinamiento.
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Materiales proporcionados por Centro médico del Hospital de Niños de Cincinnati . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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