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Los corazones dañados podrían beneficiarse de la última investigación sobre regeneración de tejidos

Un corazón dañado se autorregenera sintetizando tejido cicatrizal, lo cual genera una deterioración funcional. Hay una investigación en marcha para intentar probar y encontrar una forma de regeneración cardíaca mejorada que permita que el corazón funcione sin la correspondiente afectación.
Los corazones dañados podrían beneficiarse de la última investigación sobre regeneración de tejidos
Se aprovechan todas las terapias con células madre y los enfoques basados en materiales con vistas a encontrar formas de que la regeneración del tejido cardíaco sea menos perjudicial. Sin embargo, el éxito se ha visto limitado hasta ahora por la falta de conocimientos detallados sobre los mecanismos que rigen la regeneración, así como de una tecnología que guíe el proceso regenerativo.

Tal como explican los principales investigadores del proyecto StressFate, la profesora Cecilia Sahlgren y el profesor Carlijn Bouten, el proceso regenerativo requiere la especialización de las células madre cardíacas en combinación con una remodelación de la matriz extracelular para formar un tejido contráctil funcional.

El proyecto StressFate ha explorado una vía posible, con unos resultados fascinantes. Lo que se conoce como la vía de señalización de Notch (un sistema de comunicación intercelular que regula el desarrollo, la homeostasis y la reparación de los tejidos cardiovasculares), supone una diana terapéutica única para la regeneración del corazón. Como señala la profesora Sahlgren: «Pero no sabemos nada sobre la interrelación entre Notch y el microambiente biomecánico. Por tanto, nuestro objetivo era desarrollar un sistema modelo “in vitro” empleando la diferenciación “in situ” de las células madre cardíacas en un microtejido tridimensional».

El microtejido es un «gel» en 3D formado por los componentes de la matriz extracelular natural que rodean a las células madre cardíacas. El gel puede estimularse de distintas formas, a saber: de forma electrónica o añadiendo otros tipos de células, distintos niveles de oxígeno y nutrientes, y mecánicamente. Para la estimulación mecánica, el gel se extiende rítmicamente para simular el latido del corazón.

Mayor comprensión de cómo Notch afecta a la biomecánica del corazón

«Demostramos que el factor de reparación cardíaco, Notch, está regulado de forma crítica por el microambiente. Por ejemplo, la estimulación mecánica, los niveles de oxígeno y las condiciones de crecimiento en 3D (en las que las células madre cardíacas se cultivan como esferoides compatibles con el contacto intercelular) permiten la formación de oxígeno y gradientes de nutrientes», explica la profesora Sahlgren.

La optimización de las condiciones de crecimiento de los microtejidos fue complicada. Modificando sistemáticamente un elemento cada vez, el equipo logró comprender la forma en que los distintos parámetros del modelo de tejido afectaban a la vía. StressFate concluyó que tanto las reacciones químicas como mecánicas, así como la organización celular, son importantes.

Según explica el profesor Bouten: «Será fundamental para futuros estudios replicar el corazón fisiológico con mayor precisión. Las células madre cardíacas humanas también requieren una manipulación experta».

El hallazgo más relevante del proyecto es la comprensión de que para entender y centrarse en el papel de la señalización de Notch en la regeneración cardíaca, deben llevarse a cabo investigaciones, así como la evaluación de tecnologías regenerativas en sistemas modelo que imiten el entorno fisiológico. Los microtejidos cardíacos de ingeniería brindan esta posibilidad.

«StressFate también mostró que la mecánica y Notch se relacionan entre sí y que necesitamos conocimientos detallados sobre esta relación con el fin de desarrollar nuevos tratamientos regenerativos», añade la profesora Sahlgren.

El trabajo del proyecto sigue, puesto que el equipo sigue estudiando cómo se relacionan entre sí Notch y la mecánica en los tejidos cardiovasculares. Además, están desarrollando tecnologías para controlar y detectar la señalización de Notch en ingeniería cardiovascular con el fin de permitir que prospere una nueva fase de investigación.

El profesor Bouten y la profesora Sahlgren se centran ahora en desarrollar tecnologías para la detección de la actividad de Notch o la pérdida de esta, y para la activación de la señalización de Notch bajo demanda. La visión a largo plazo es combinar la detección y el control moleculares para activar la regeneración del tejido cardíaco tras un infarto de miocardio.

Palabras clave

StressFate, regeneración del tejido cardíaco, vía de Notch, señalización de Notch, tejidos cardiovasculares, células madre cardíacas, matriz extracelular
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