Un equipo de investigación desarrolla una minifábrica de tejido cardíaco humano

Un sistema desarrollado por investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y del Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona (CMR[B]) es capaz de producir en el laboratorio tejidos que simulan el comportamiento del corazón humano. Los tejidos producidos por este sistema de bioingeniería podrían servir para pre-evaluar la toxicidad de medicamentos en el corazón sin necesidad de usar modelos animales.

Las enfermedades cardiovasculares suponen actualmente una de las primeras causas de muerte a nivel mundial. Sin embargo, los factores que motivan o acentúan tales enfermedades del corazón se esconden, en ocasiones, tras elementos poco conocidos. Entre otras causas, los medicamentos que son útiles para curar o paliar determinadas enfermedades pueden, al mismo tiempo, presentar efectos secundarios sobre otros órganos como el corazón, lo que los expertos conocen como cardiotoxicidad.

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Es por ello, que disponer de modelos de laboratorio que ayuden a comprender mejor la fisiología del corazón o a evaluar la cardiotoxicidad de los fármacos, puede resultar de gran ayuda a la hora de desarrollar nuevos medicamentos o terapias como, por ejemplo, la medicina regenerativa. Sin embargo, la producción en el laboratorio de tejidos capaces de comportarse de manera similar al corazón humano sigue suponiendo un reto.

En este contexto, investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), en colaboración con el Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona (CMR[B]), han dado a conocer mediante un artículo publicado recientemente en la revista Stem Cell Reports, un nuevo sistema de bioingeniería que podría suponer un importante avance en este campo.

 

La nueva plataforma, bautizada con el nombre de CardioSlice, es capaz de producir, a partir de células madre pluripotentes humanas (PSC) y de matrices tridimensionales, tejidos cardíacos con propiedades muy especiales. Y es que, según detallan los investigadores, los tejidos artificiales que se obtienen con CardioSlice son capaces de latir de forma autónoma, producen una señal eléctrica similar a un electrocardiograma y responden a fármacos del modo que lo hace un corazón humano. Para ello, los científicos e ingenieros en IBEC y CMR[B] han diseñado y construido una cadena en paralelo de biorreactores que permiten la estimulación, observación y estudio in situ de la electrofisiología del tejido resultante, así como del impacto de factores externos como, por ejemplo, medicamentos con efectos cardiotóxicos.

En palabras de Elena Martínez, investigadora principal en el IBEC y profesora en la Universidad de Barcelona (UB): “CardioSlice es como una minifábrica de tejidos que nos podría ayudar a discernir qué medicamentos pueden dañar a nuestro corazón”.

Los investigadores muestran en varios vídeos que el nivel de complejidad de los tejidos que CardioSlice permite obtener se observa en la actividad espontánea de los mismos en forma de contracciones y de señales análogas a las de un electrocardiograma (ECG). “El análisis avanzado de la señal electrofisiológica de CardioSlice permite cuantificar cambios en el ECG debidos al efecto de un fármaco, identificando cambios en el ritmo cardíaco, aparición de QRS ectópicos o prolongación del intervalo QT”, explica Raimon Jané, investigador principal del grupo de Procesos e Interpretación de Señales Biomédicas del IBEC y profesor en la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC).

Según los autores del artículo “La relevancia fisiológica de los tejidos producidos por CardioSlice, junto con su naturaleza escalable y la función de monitoreo electrofisiológico en línea, hacen que nuestra tecnología se sitúe a la vanguardia de la producción de macrotejidos cardíacos humanos diseñados hasta la fecha.”

Este estudio se ha realizado en colaboración con científicos de tres grupos del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), investigadores del Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona (CMR[B]), la Universidad de Barcelona (UB), la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) y el Centro de Investigación Biomédica en Red en el área temática de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN).


Artículo referenciado: Valls-Margarit et al., Engineered macroscale cardiac constructs elicit human myocardial tissue-like functionality. Stem Cells Report, volumen 13, issue 1, p207-220 (2019).