Científicos del McEwen Center for Regenerative Medicine, University Health Network, han desarrollado las primeras células marcapasos funcionales a partir de células madre humanas, allanando el camino para una terapia de marcapasos biológica alternativa.
Sus hallazgos, "Los cardiomiocitos del nódulo sinoauricular derivados de células pluripotentes humanas funcionan como marcapasos biológico", publicado en línea en Biotecnología de la naturaleza el 12 de diciembre, detalle cómo las células madre pluripotentes humanas pueden ser persuadidas en 21 días para que se conviertan en células marcapasos, que regulan los latidos del corazón con impulsos eléctricos. Estas células marcapasos humanas se probaron en corazones de rata y se demostró que funcionan como unmarcapasos, al activar los impulsos eléctricos que desencadenan la contracción del corazón.
Las células madre pluripotentes tienen el potencial de diferenciarse en más de 200 tipos de células diferentes que componen cada tejido y órgano del cuerpo.
Las células del marcapasos del nódulo sinoauricular son el marcapasos principal del corazón, que controlan los latidos del corazón durante toda la vida. Los defectos en el marcapasos pueden provocar trastornos del ritmo cardíaco que suelen tratarse mediante la implantación de dispositivos electrónicos.en las células del marcapasos, y proporcionan una fuente celular para desarrollar un marcapasos biológico. Los marcapasos biológicos representan una alternativa prometedora a los marcapasos electrónicos, superando inconvenientes como la falta de respuesta hormonal y la incapacidad de adaptarse a los cambios en el tamaño del corazón en pacientes pediátricos.
Los investigadores utilizaron un enfoque de biología del desarrollo para establecer un protocolo específico para generar las células marcapasos.
"Lo que estamos haciendo es biología humana en una placa de Petri", dice el Dr. Gordon Keller, director del Centro McEwen, autor principal y pionero en la generación de una amplia variedad de células especializadas a partir de células madre humanas.están replicando la forma en que la naturaleza produce la célula marcapasos ".
Sobre la base de hallazgos anteriores en modelos animales, los investigadores del Centro McEwen probaron y trazaron un mapa de la vía de desarrollo específica de cómo las células madre pluripotentes humanas se convierten en células marcapasos. Esto se logró probando diferentes moléculas de señalización en diferentes momentos durante los 21 días paraguiar a las células hacia su objetivo.
"Es complicado", dice la Dra. Stephanie Protze, becaria postdoctoral en el laboratorio del Dr. Keller y primera autora del artículo de Nature. "Tienes que determinar las moléculas de señalización correctas, en la concentración correcta, enel momento adecuado para estimular las células madre ".
Agrega el Dr. Keller, quien también es profesor en el Departamento de Biofísica Médica de la Universidad de Toronto: "Entendemos la importancia de la precisión en la biología del desarrollo al establecer el proceso mediante el cual los organismos crecen y se desarrollan. Usamos ese mismoprecisión en la placa de Petri porque estamos replicando estos mismos procesos ".
Una vez que el equipo estableció qué vías de señalización se activan en diferentes etapas para generar las células marcapasos, demostraron que las nuevas células marcapasos podían iniciar y regular los latidos del corazón en ratas.
Los investigadores notaron que los ensayos clínicos en humanos para probar dichos marcapasos biológicos están a una distancia de cinco a 10 años, y que el siguiente paso es lanzar ensayos preclínicos de seguridad y confiabilidad en las células del marcapasos.
Mientras tanto, los investigadores pueden usar su nueva tecnología para fabricar células marcapasos de pacientes que padecen disfunción del marcapasos. Luego, pueden usar estas células específicas del paciente para estudiar la "enfermedad en una placa Petri" e identificar nuevos medicamentos que mejoraránsu función de marcapasos.
A largo plazo, el equipo espera desarrollar un marcapasos biológico para trasplantar en pacientes que necesitan uno electrónico. Más de 10,000 marcapasos eléctricos se implantan anualmente en Canadá, con más de 120,000 pacientes que viven con ellos. Pueden durar entre cinco y10 años o más, en promedio unos siete años. Si tiene éxito, el marcapasos biológico promete una cura de por vida.
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Materiales proporcionado por Red de salud universitaria . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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