Un minicorazón en una placa de Petri: el organoide emula el desarrollo del corazón humano
Descubierto un nuevo tipo de célula
Un equipo de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) ha inducido células madre para emular el desarrollo del corazón humano. El resultado es una especie de "minicorazón" conocido como organoide. Permitirá estudiar la fase más temprana de desarrollo de nuestro corazón y facilitará la investigación de enfermedades.
Diversas etapas en el desarrollo de organoides cardíacos (Epicardioides)
Alessandra Moretti / TUM
El corazón humano comienza a formarse aproximadamente tres semanas después de la concepción. Esto sitúa la fase más temprana del desarrollo del corazón en un momento en que las mujeres a menudo aún no son conscientes de su embarazo. Ésa es una de las razones por las que seguimos sin conocer muchos detalles de cómo se forma el corazón. Los resultados de los estudios en animales no son totalmente transferibles a los humanos. Un organoide desarrollado en la TUM podría resultar útil a los investigadores.
Una bola de 35.000 células
El equipo que trabaja con Alessandra Moretti, catedrática de Medicina Regenerativa en Enfermedades Cardiovasculares, ha desarrollado un método para fabricar una especie de "minicorazón" utilizando células madre pluripotentes. Se centrifugan unas 35.000 células en una esfera. A lo largo de varias semanas, se añaden distintas moléculas de señalización al cultivo celular siguiendo un protocolo fijo. "De este modo, imitamos las vías de señalización del organismo que controlan el programa de desarrollo del corazón", explica Alessandra Moretti. El grupo ha publicado su trabajo en la revista Nature Biotechnology.
Los primeros "epicardioides" de la historia
Los organoides resultantes miden alrededor de medio milímetro de diámetro. Aunque no bombean sangre, pueden ser estimulados eléctricamente y son capaces de contraerse como las cavidades cardíacas humanas. La Prof. Moretti y su equipo son los primeros investigadores del mundo en crear con éxito un organoide que contiene tanto células del músculo cardíaco (cardiomiocitos) como células de la capa externa de la pared del corazón (epicardio). En la joven historia de los organoides cardíacos -los primeros se describieron en 2021-, los investigadores sólo habían creado antes organoides con cardiomiocitos y células de la capa interna de la pared del corazón (endocardio).
"Para entender cómo se forma el corazón, las células del epicardio son decisivas", afirma la Dra. Anna Meier, primera autora del estudio. "A partir de estas células se forman otros tipos celulares del corazón, por ejemplo los tejidos conectivos y los vasos sanguíneos. El epicardio también desempeña un papel muy importante en la formación de las cavidades cardíacas". El equipo ha bautizado apropiadamente los nuevos organoides como "epicardioides".
Descubierto un nuevo tipo de célula
Junto con el método de producción de los organoides, el equipo ha comunicado sus primeros descubrimientos. Mediante el análisis de células individuales han determinado que alrededor del séptimo día de desarrollo del organoide se forman células precursoras de un tipo descubierto recientemente en ratones. El epicardio se forma a partir de estas células. "Suponemos que estas células también existen en el cuerpo humano, aunque sólo sea durante unos días", afirma el Prof. Moretti.
Estos conocimientos también pueden ofrecer pistas sobre por qué el corazón fetal puede repararse a sí mismo, una capacidad casi totalmente ausente en el corazón de un ser humano adulto. Este conocimiento podría ayudar a encontrar nuevos métodos de tratamiento para los infartos y otras afecciones.
Producir "organoides personalizados"
El equipo también demostró que los organoides pueden utilizarse para investigar las enfermedades de pacientes individuales. Utilizando células madre pluripotentes de un paciente con síndrome de Noonan, los investigadores produjeron organoides que emulaban las características de la enfermedad en una placa de Petri. En los próximos meses, el equipo tiene previsto utilizar organoides personalizados comparables para investigar otros defectos cardíacos congénitos.
Con la posibilidad de emular afecciones cardiacas en organoides, en el futuro podrían probarse fármacos directamente en ellos. "Es concebible que tales pruebas puedan reducir la necesidad de experimentos con animales a la hora de desarrollar fármacos", afirma Alessandra Moretti.
La investigación sobre organoides es un área de investigación clave en la TUM
Los investigadores han registrado una patente internacional para el proceso de creación de organoides cardíacos. El modelo epicardioide es uno de los varios proyectos de organoides de la TUM. En el Centro de Sistemas Organoides colaborarán grupos de trabajo de varios departamentos y cátedras. Llevarán a cabo investigaciones interdisciplinares sobre organoides de páncreas, cerebro y corazón con imágenes y análisis celulares de última generación para estudiar la formación de órganos, el cáncer y las enfermedades neurodegenerativas y lograr avances para la medicina con sistemas 3D humanos.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Meier et al. "Epicardioid single-cell genomics uncovers principles of human epicardium biology in heart development and disease", Nature Biotechnology (2023).
Zawada et al. "Retinoic acid signaling modulation guides in vitro specification of human heart field-specific progenitor pools". Nature Communications (2023).
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