Organoides autoorganizados del corazón humano en un plato – ScienceDaily

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El biólogo Sasha Mendjan de la Academia Austriaca de Ciencias en Viena y su equipo utilizaron células madre pluripotentes humanas para cultivar modelos cardíacos del tamaño de una semilla de sésamo, llamados cardioides, que se autoorganizan espontáneamente para desarrollar una cámara vacía, sin la necesidad de andamios experimentales. Este avance, que permite la creación de algunos de los organoides cardíacos más realistas hasta la fecha, aparece el 20 de mayo en la revista Cell.

Anteriormente, los científicos construían organoides cardíacos en 3D utilizando ingeniería de tejidos, un enfoque que generalmente implica el ensamblaje de células y andamios como construir una casa de ladrillo y cemento. Pero estos organoides diseñados no tienen las mismas respuestas fisiológicas al daño que los corazones humanos y, por lo tanto, a menudo no sirven como buenos modelos de enfermedades.

«La ingeniería de tejidos es muy útil para muchas cosas como, por ejemplo, si desea realizar mediciones de contracción», dice Mendjan. Pero en la naturaleza, los órganos no se construyen de esa manera. En el embrión, los órganos se desarrollan espontáneamente a través de un proceso llamado autoorganización. Durante el desarrollo, los bloques de construcción celular interactúan entre sí, cambiando y cambiando de forma a medida que la estructura de un órgano emerge y crece.

«La autoorganización es la forma en que la naturaleza hace que los cristales de copos de nieve o los pájaros se comporten en una bandada. Esto es difícil de diseñar porque parece que no hay un plan, pero todavía surge algo. Muy limpio y resistente», dice. «La autoorganización de los órganos es mucho más dinámica y están sucediendo muchas cosas que no entendemos. Creemos que esta ‘magia oculta’ del desarrollo, las cosas que aún no sabemos, es la razón por la que las enfermedades no se modelan mucho en la actualidad. bien. «

Mendjan y su equipo querían imitar el desarrollo de la autoorganización en un plato. Indujeron que las células madre se autoorganizaran activando las seis vías de señalización conocidas involucradas en el desarrollo del corazón embrionario en un orden específico. A medida que las células se diferenciaron, comenzaron a formar capas separadas, similar a la estructura de la pared del corazón. Después de una semana de desarrollo, estos organoides se autoorganizaron en una estructura 3D que tenía una cavidad cerrada, una trayectoria de crecimiento espontáneo similar a la de los corazones humanos. Además, el equipo descubrió que el tejido similar a una pared de los cardioides se contraía rítmicamente para exprimir el líquido en la cavidad.

«No es como si estuviéramos usando algo diferente a otros investigadores, solo estamos usando todas las señales conocidas», dice Mendjan. Añade que no se necesitan todas las vías para que las células madre se conviertan en células cardíacas. «Entonces pensaron: ‘Está bien, en realidad no se necesitan in vitro’. Pero resulta que todas estas vías son necesarias. Son importantes para que las células se autoorganicen en un órgano».

El equipo también probó cómo responden los cardioides al daño tisular. Usaron una barra de acero fría para congelar partes de los mini corazones y mataron muchas células en el sitio. La muerte celular se observa comúnmente después de lesiones como un ataque cardíaco. Inmediatamente, el equipo vio que los fibroblastos cardíacos, un tipo de célula responsable de la curación de heridas, comenzaban a migrar a los sitios de las lesiones y a producir proteínas para reparar el daño.

«Queremos desarrollar modelos de corazón humano que se desarrollen de forma más natural y, por lo tanto, sean predictivos de enfermedades», dice Mendjan. «De esta manera, las empresas estarán más abiertas a incorporar más medicamentos a los ensayos clínicos porque están mucho más seguras del resultado del ensayo».

El equipo planea cultivar organoides cardíacos con múltiples cámaras como se ve en un corazón humano real. Muchas cardiopatías congénitas ocurren cuando comienzan a formarse otras cámaras, por lo que el modelo multicámara ayudaría a los médicos a comprender mejor cómo se desarrollan los defectos en los fetos.

Este trabajo fue financiado por la Academia de Ciencias de Austria (OEAW) y la Agencia de Promoción de la Investigación (FFG).

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Prensa celular. Nota: El contenido se puede cambiar por estilo y longitud.

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