Las células madre humanas se han considerado como una de las fuentes de células prometedoras para la terapia de regeneración cardíaca. Pero su uso clínico se ve obstaculizado debido al bajo rendimiento después del trasplante en corazones defectuosos. Recientemente un biólogo de células madre de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong CityU, junto con sus colaboradores, ha desarrollado una estrategia novedosa, llamada cebado in vivo, para "entrenar" a las células madre para que se mantengan fuertes después de la implantación en el corazón dañado a través del parche tipo vendaje impreso en 3D. Los resultados positivos del estudiodemostrar que una estrategia de cebado in vivo puede ser un medio eficaz para mejorar la reparación cardíaca.
El Dr. Ban Kiwon, Profesor Asistente del Departamento de Ciencias Biomédicas de CityU, colaboró con el cardiólogo y expertos en impresión 3D de Corea del Sur para lograr este avance. Sus hallazgos fueron publicados en el último número de la revista científica Avances científicos , titulado "El cebado in vivo de células madre mesenquimales humanas con células madre mesenquimales diseñadas por el factor de crecimiento de hepatocitos promueve el potencial terapéutico para la reparación cardíaca"
El ambiente hostil en los corazones que fallan dificulta la supervivencia de las células madre
Uno de los enfoques propuestos para tratar el infarto de miocardio, comúnmente conocido como ataque cardíaco, con la terapia de regeneración es inyectar las células madre humanas directamente en los corazones que fallan. En particular, las células madre mesenquimatosas humanas hMSC se han considerado competitivasagente para usos clínicos por su probada seguridad y efectos paracrinos significativos que apoyan la formación de nuevos vasos sanguíneos e inhiben la muerte celular. Sin embargo, "los resultados de los ensayos clínicos son decepcionantes ya que el microambiente de un corazón que falla es muy duro para que las hMSC inyectadas se mantengan vivas", dijo el Dr. Ban.
Por lo tanto, los investigadores han estado explorando formas de aumentar la tasa de supervivencia de las hMSC en corazones con insuficiencia cardíaca ". El cebado, o llamado preacondicionamiento, es una estrategia común para empoderar a las células. Las células se educan a través de ciertos estímulos y cuando se reubican en condiciones difícilesentornos, son mucho más fuertes contra las malas condiciones y sabrán cómo reaccionar debido a sus experiencias anteriores ", explicó el Dr. Ban.
Convencionalmente, el cebado se realiza in vitro fuera de un organismo vivo antes de que las células se trasplanten al corazón ". Pero los efectos del cebado realizado de esta manera generalmente duran solo dos o tres días. Para extender la duración del cebadoen efecto, se me ocurrió una idea de 'cebado in vivo', lo que significa que las hMSC se ceban directamente en los corazones que fallan ", dijo el Dr. Ban.
Estrategia nueva: cebado in vivo de hMSC
Para probar el concepto, el equipo de investigación cargó dos tipos de MSC en un parche impreso en 3D a medida, a saber, las MSC derivadas de médula ósea humana y las MSC genéticamente modificadas que tienen proteína de factor de crecimiento de hepatocitos humanos. Factor de crecimiento de hepatocitosHGF está involucrado en múltiples actividades biológicas, como la supervivencia celular, la formación de vasos sanguíneos, actividades antifibróticas e importante en la regeneración de órganos adultos y la curación de heridas.
Luego, el parche, como un vendaje, se implantó en la parte superior del área del infarto del corazón de las ratas inducido por infarto de miocardio. "Las MSC genéticamente modificadas pueden secretar continuamente la proteína HGF humana para cebar las hMSC dentro del parche y producirellos 'más fuertes' ", dijo el Dr. Ban.
En lugar de inyectar directamente las células genéticamente modificadas en el corazón, agregó que encapsular las células en el parche para colocarlas en la superficie del corazón puede ayudar a prevenir la mutación u otros resultados indeseables. Y el parche se fabrica mediante la impresión 3D dehidrogel de matriz extracelular derivado del corazón de cerdo, que simula el microambiente específico del tejido cardíaco.
Se descubrió que las hMSC preparadas tenían una tasa de supervivencia más alta en comparación con las no preparadas en los parches unidos a los corazones que fallaban. Estas hMSC potenciadas liberaron mayores cantidades de factores paracrinos beneficiosos para reparar los tejidos dañados del músculo cardíaco y regenerar las vasculaturas.
"Descubrimos que las células preparadas pueden sobrevivir incluso después de 8 semanas en el parche después de la implantación en el corazón. Además, hay una mejora significativa en la función cardíaca y la regeneración de los vasos en comparación con las células no preparadas", dijo el Dr. Ban.
Gran mejora del efecto de cebado
"Nuestro equipo es el primero en lograr el cebado en los corazones in vivo. Pero lo más importante, al mostrar que el cebado in vivo de hMSC puede mejorar el potencial terapéutico para la reparación cardíaca, esperamos que nuestro estudio pueda traer implicaciones significativas para las células madre relacionadasterapia en el futuro ", concluyó el Dr. Ban. Al equipo le llevó más de dos años lograr estos resultados notables. El equipo explorará la posibilidad de realizar experimentos en animales más grandes e incluso ensayos clínicos, así como modificar la estructura del parche.
El Dr. Ban, el Dr. Jang Jinah de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang, así como el Profesor Park Hun-Jun de la Universidad Católica de Corea son los principales autores del artículo. El Sr. Lee Sunghun, estudiante de doctorado del Departamento de Ciencias Biomédicasen CityU también participó en esta investigación.
El estudio fue apoyado por CityU, el Consejo de Becas de Investigación de Hong Kong, la Fundación Nacional de Investigación de Corea, el Ministerio de Educación, así como el Ministerio de Ciencia y TIC en Corea del Sur.
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Materiales proporcionados por Universidad de la ciudad de Hong Kong . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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