Aunque la investigación sobre los tratamientos para las enfermedades cardiovasculares ha avanzado mucho en las últimas décadas, los problemas cardíacos aún se cobran la vida de casi 18 millones de personas en todo el mundo cada año. Un diminuto modelo de trabajo de un ventrículo humano podría abrir nuevos caminos en el desarrollo de nuevos fármacos y terapias, y para estudiar el desarrollo de enfermedades cardiovasculares, brindando a los investigadores una alternativa ética y más precisa a los enfoques existentes. Investigadores de la Universidad de Toronto y la Universidad de Montreal en Canadá realizaron ingeniería inversa de un vaso de un milímetro de largo que no solo late como el verdadero, sino que bombea fluido como la cámara de salida muscular del corazón de un embrión humano.
“Con nuestro modelo, podemos medir el volumen de eyección, la cantidad de líquido expulsado cada vez que el ventrículo se contrae, así como la presión de ese líquido”, dice el ingeniero biomédico de la Universidad de Toronto, Sargol Okhovatian.
“Ambos eran casi imposibles de conseguir con los modelos anteriores”.
Por lo general, solo hay un puñado de opciones para estudiar las formas en que un corazón sano o enfermo canaliza la sangre. Los órganos que ya no son completamente funcionales, como los que se extraen en una autopsia, brindan autenticidad sin la actividad. Los cultivos de tejidos pueden proporcionar una ventana a la funcionalidad bioquímica, pero no capturan completamente la hidráulica de una masa pulsante tridimensional.
Un modelo animal permite a los investigadores probar cómo un corazón vivo funciona como una bomba bajo la influencia de tratamientos recientemente desarrollados, pero no siempre es la opción más ética. Uniéndose a una ola de modelos 3D de partes del cuerpo que se desarrollan y se comportan tal como la naturaleza pretendía (sin desarrollarse en órganos completamente funcionales), este nuevo órgano similar a un corazón se cultivó en un laboratorio utilizando una combinación de materiales sintéticos y biológicos.
Las células en sí se derivaron de los tejidos cardiovasculares de ratas jóvenes y luego se cultivaron en una capa de andamio impresa de un polímero con ranuras para dirigir el crecimiento del tejido. Esta malla plana obligó a la estructura a imitar la alineación de las fibras musculares del corazón de un ventrículo izquierdo humano, la voluminosa cámara final que lanza sangre a la aorta con un fuerte apretón.
Para convertir la pila de tres capas de células del corazón en algo que se parezca más a una cámara pulsante, el equipo usó un eje en forma de cono al que llamaron mandril. Un giro rápido en la muestra de tejido y listo: un ventrículo simple. Todo lo que se requería para hacer latir este diminuto tubo de células musculares cardíacas era una serie de pequeñas descargas eléctricas.
“Hasta ahora, solo ha habido un puñado de intentos de crear un modelo verdaderamente 3D de un ventrículo, en lugar de láminas planas de tejido cardíaco”, dice la autora principal Milica Radisic, química de la Universidad de Toronto.
“Prácticamente todos se han hecho con una sola capa de células. Pero un corazón real tiene muchas capas, y las células en cada capa están orientadas en diferentes ángulos. Cuando el corazón late, estas capas no solo se contraen, sino que también se retuercen, un poco como cuando retuerces una toalla para escurrir el agua. Esto permite que el corazón bombee más sangre de lo que lo haría de otra manera”.
Con un diámetro interno de apenas medio milímetro, el vaso apenas logra expulsar líquido a una presión de alrededor del 5 por ciento de la del corazón de un adulto. Aún así, el modelo es una gran prueba de concepto, que con el tiempo podría aumentarse para incluir más capas de tejido para representar un sistema más fuerte. Incluso es posible que con el tiempo se pueda quitar el andamio y se pueda incorporar una mezcla de tejidos derivados de humanos, no solo mejorando la estructura como modelo, sino abriendo el camino hacia un órgano trasplantable completamente funcional.
“Con estos modelos, podemos estudiar no solo la función celular, sino también la función de los tejidos y los órganos, todo sin necesidad de cirugía invasiva o experimentación con animales”, dice Radisic.
“También podemos usarlos para examinar grandes bibliotecas de moléculas candidatas a fármacos en busca de efectos positivos o negativos”.
Esta investigación fue publicada en Advanced Biology.
Fuente: Science Alert.
