Reparación del corazón con nanocables de silicio y cardiomiocitos de células madre
Su adición aumentó la conductividad de los tejidos, lo que les permitió sincronizarse mejor, facilitando una mejor comunicación entre las células y la integración con el tejido existente.
Las enfermedades cardíacas son la principal causa de mortalidad en todo el mundo. Debido a la insignificante capacidad regenerativa de los corazones humanos adultos, se han explorado ampliamente las terapias celulares para su reparación. De estos esfuerzos, los cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes humanas (CM-HPSC) han surgido como una fuente celular atractiva , ya que pueden remuscularizar corazones infartados y restaurar las funciones contráctiles en ratones, ratas, cobayas, cerdos y primates no humanos. Sin embargo, el trasplante de hPSC-CM se suele realizar mediante inyecciones intramiocárdicas de células disociadas, lo que se traduce en una baja supervivencia celular, una recuperación funcional moderada, un riesgo arritmogénico y una escasa escalabilidad. Estos obstáculos fundamentales limitan su potencial terapéutico.
Un grupo de investigación dirigido por la Universidad de Clemson (EEUU) ha desarrollado una estrategia para mejorar la reparación cardíaca utilizando cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes humanas combinados con nanocables de silicio electroconductores biodegradables y biocompatibles. Los autores detallan cómo las células se autoensamblan para formar organoides que imitan las funciones fundamentales del tejido y contienen redes vasculares que reducen el riesgo de apoptosis durante la falta de oxígeno.
A partir de ellos se fabricaron organoides cardíacos nanoconductores, diminutos orbes vivos y contraíbles con alambres microscópicos incrustados, que se cultivaron junto con nanocables de silicio electroconductores (e-SiNWs) para que los alambres se integraran en los tejidos. A continuación se inyectaron las esferas de ingeniería en tejidos dañados y moribundos de corazones de rata.
Aunque su uso no es nuevo, ha habido limitaciones por la escasa retención de células en el lugar de la reparación, lo que ha dado lugar a mejoras funcionales moderadas y problemas de escalabilidad.
La adición de nanocables aumentó la conductividad de los tejidos, lo que les permitió sincronizarse mejor, facilitando una mejor comunicación entre las células y la integración con el tejido existente.
Los organoides con nanocables lograron el doble de recuperación funcional en las ratas, con un menor número de células injertadas (~0,5 × 106 hPSC-CMs por rata) en comparación con estudios anteriores sin nanocables en las hPSC-CMs (~10 × 106 hPSC-CMs por rata).
La integración de e-SiNWs no exacerbó las respuestas inflamatorias en entornos sanos o de reparación de daños, como era de esperar por la naturaleza biocompatible del silicio.
Los organoides también mostraron una apoptosis significativamente menor que los esferoides cardíacos inalámbricos. Aunque la razón no era explícitamente evidente, los autores sugieren que podría atribuirse a que la red vascular dentro de los organoides de nanocables proporciona un microambiente más cardioprotector para apoyar la supervivencia de las hPSC-CM.
El nuevo método parece introducir una solución segura y eficaz para aumentar el potencial terapéutico. Al superar las limitaciones tradicionales y mejorar la función cardiaca, el injerto y la vascularización, el método podría convertirse en la aplicación clínica convencional para el tratamiento de lesiones cardíacas y, potencialmente, de otros tejidos conductores como el músculo esquelético y los tejidos neuronales.
