jueves 20/1/22

Avances en ingeniería tisular cardíaca para regenerar el corazón tras un infarto

Es una rama de la bioingeniería que se sirve de la combinación de células y biomateriales para reparar o reemplazar parcial o totalmente tejidos

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La insuficiencia cardíaca es la etapa final de muchas enfermedades cardiovasculares, como el infarto de miocardio, y es todavía uno de los retos más atractivos para la medicina regenerativa debido a su alta incidencia y prevalencia. Con este objetivo, la terapia celular, basada en la administración de células madre, ha centrado la mayoría de estudios que se han llevado a cabo hasta la fecha y que tienen como objetivo final conseguir regenerar el tejido dañado y la función del corazón que ha sufrido un infarto de miocardio.

A la luz de los resultados de estos primeros ensayos, la mayoría de ellos realizados en el ámbito de laboratorio y en fase pre-clínica mediante el uso de modelos animales bajo una estricta manipulación y cuidado, el beneficio obtenido de esta práctica es en el mejor de los casos modesto en términos de recuperación de la contractilidad del corazón y la función que se ha perdido y que altera en gran medida la calidad de vida y salud de estos pacientes. Como alternativa, existen grupos de investigación, entre los que se encuentra el dirigido por el  Doctor Antoni Bayés-Genís en el Instituto de Investigación Germans Trias i Pujol (IGTP), que persiguen la regeneración cardíaca basada en el uso de técnicas de ingeniería tisular y más ambiciosamente, la generación de corazones bioartificiales.

Más concretamente, la ingeniería de tejidos es una rama de la bioingeniería que se sirve de la combinación de células y biomateriales para reparar o reemplazar parcial o totalmente tejidos. A menudo, los tejidos implicados, como es el caso del corazón, requieren ciertas propiedades mecánicas y estructuras para su propia función por lo que la implicación de ingenieros físicos, químicos y electrónicos es de vital importancia para que este tipo de estudios se lleven a cabo satisfactoriamente.

Por ello, esta ingeniería es una especialidad que aplica los principios de la ingeniería y las ciencias de la vida a la fabricación de sustitutos biológicos que mantengan, mejoren o restauren la función de órganos y tejidos del cuerpo humano. De naturaleza eminentemente interdisciplinaria, la ingeniería de tejidos incluye conceptos de ramas tan diversas como la biología celular, la microfabricación, la robótica y la ciencia de los materiales para diseñar partes de reemplazo del cuerpo humano. El término ha sido también aplicado a los esfuerzos de diseño de funciones bioquímicas usando células junto con sistemas de soporte creados artificialmente

En particular, estos investigadores en colaboración con investigadores del Institut de Bioenginyeria de Catalunya y la compañía Anaxomics Biotech han desarrollado con éxito y comparado las propiedades de dos matrices de ingeniería tisular, derivadas de tejido miocárdico porcino y pericardio humano descelularizados, enriquecidas con células madre mesenquimales procedentes del tejido adiposo de origen cardíaco en el contexto de un infarto de miocardio.

Brevemente, los resultados que han sido publicados en la revista Scientific Reports, del grupo Nature, apuntan que ambas matrices son óptimas para la administración celular en el contexto de la ingeniería tisular cardíaca y responsables de una mejora significativa de la función cardíaca tras un infarto agudo de miocardio. Sin embargo, las matrices recelularizadas de origen pericárdico conservan mejor su integridad estructural y ofrecen una mayor capacidad de recolonización celular. La importancia de esta investigación reside en el hecho que se ha podido desarrollar por primera vez dos constructos derivados de matriz extracelular cardíaca descelularizada (pericardio y miocardio) y recelularizarlos con un tipo de células madre inmunoprivilegiada, es decir, que no dispara los mecanismos de rechazo del nuevo injerto por parte del receptor que suelen producirse tras este tipo de procedimiento preservando de esta forma su integridad estructural y función reparadora. Además, el estudio ha podido demostrar que estos dos nuevos constructos de ingeniería tisular cardíaca son biocompatibles y eficaces en el contexto de un infarto de miocardio agudo, mejorando la función cardiaca de los animales tratados.

Brevemente, para el estudio se analizaron las propiedades macro y micromecánicas de las matrices antes y después del proceso de descelularización y recelularización. Dichas propiedades fueron preservadas en todas las condiciones excepto en las matrices o injertos diseñados a partir de miocardio recelularizado con las células madre, que resultaron ser dos veces más rígidas que el propio tejido miocárdico nativo y la propia matriz miocárdica descelularizada.

Posteriomente, mediante un análisis proteómico exhaustivo, los investigadores determinaron que las matrices descelularizadas presentaban alto contenido de proteínas del matrisoma, así como las proteínas esenciales que forman parte de la matriz o microambiente extracelular que envuelve las células propias del corazón, siendo este contenido mayor en las matrices descelularizadas de origen pericárdico. Además, en las matrices pericárdicas se observó una mayor penetración y retención celular debido a la presencia de poros de mayor tamaño.

Finalmente, ambas matrices recelularizadas fueron evaluadas en un modelo pre-clínico de infarto de miocardio porcino. Independientemente del origen biológico y de la recelularización, todas las matrices se integraron correctamente con el miocardio adyacente del animal receptor y se revascularizaron y reinervaron. A nivel de recuperación de la función cardíaca perdida tras la inducción del infarto de miocardio, determinada mediante uso de resonancia magnética nuclear, los animales tratados con las matrices recelularizadas mostraron una recuperación significativa de la función ventricular respecto los animales control o sin injerto tras 40 días de seguimiento.

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