Miocardio humano diseñado con maduración avanzada para aplicaciones en el modelado y reparación de insuficiencia cardíaca.
Año de publicación:
2017
Identificación de PubMed:
28167635
Subvenciones de financiación:
Resumen público:
Avanzar en la maduración estructural y funcional de los cardiomiocitos derivados de células madre sigue siendo un desafío clave para aplicaciones en el modelado de enfermedades, la detección de fármacos y la reparación del corazón. Aquí, buscamos avanzar en la maduración de cardiomiocitos en miocardio humano diseñado (EHM) hacia un fenotipo adulto en condiciones definidas. MÉTODOS: Investigamos sistemáticamente la composición celular, la matriz y las condiciones del medio para generar EHM a partir de cardiomiocitos y fibroblastos derivados de células madre pluripotentes embrionarias e inducidas con funcionalidad organotípica en condiciones libres de suero. Utilizamos análisis morfológicos, funcionales y transcriptómicos para comparar la maduración de EHM. RESULTADOS: EHM demostró importantes propiedades estructurales y funcionales del miocardio posnatal, que incluyen: (1) cardiomiocitos en forma de bastón con bandas M ensambladas como un sincitio funcional; (2) fuerzas de contracción sistólica a un nivel similar al observado en el miocardio posnatal auténtico; (3) una respuesta positiva de fuerza-frecuencia; (4) respuestas inotrópicas a la estimulación β-adrenérgica mediada por vías de señalización canónicas de los receptores adrenérgicos β1 y β2; y (5) evidencia de maduración molecular avanzada mediante perfiles de transcriptoma. EHM respondió a la toxicidad crónica de catecolaminas con disfunción contráctil, hipertrofia de cardiomiocitos, muerte de cardiomiocitos y liberación de péptido natriurético pro tipo B N-terminal; todas son características clásicas de la insuficiencia cardíaca. Además, demostramos la escalabilidad de EHM según las demandas clínicas previstas para la reparación cardíaca. CONCLUSIONES: Proporcionamos una prueba de concepto para una tecnología de aplicación universal para la ingeniería de miocardio humano a macroescala para el modelado de enfermedades y la reparación del corazón a partir de cardiomiocitos embrionarios y derivados de células madre pluripotentes inducidas en condiciones definidas y libres de suero.
Resumen científico:
ANTECEDENTES: Avanzar en la maduración estructural y funcional de los cardiomiocitos derivados de células madre sigue siendo un desafío clave para las aplicaciones en el modelado de enfermedades, la detección de fármacos y la reparación del corazón. Aquí, buscamos avanzar en la maduración de cardiomiocitos en miocardio humano diseñado (EHM) hacia un fenotipo adulto en condiciones definidas. MÉTODOS: Investigamos sistemáticamente la composición celular, la matriz y las condiciones del medio para generar EHM a partir de cardiomiocitos y fibroblastos derivados de células madre pluripotentes embrionarias e inducidas con funcionalidad organotípica en condiciones libres de suero. Utilizamos análisis morfológicos, funcionales y transcriptómicos para comparar la maduración de EHM. RESULTADOS: EHM demostró importantes propiedades estructurales y funcionales del miocardio posnatal, que incluyen: (1) cardiomiocitos en forma de bastón con bandas M ensambladas como un sincitio funcional; (2) fuerzas de contracción sistólica a un nivel similar al observado en el miocardio posnatal auténtico; (3) una respuesta positiva de fuerza-frecuencia; (4) respuestas inotrópicas a la estimulación beta-adrenérgica mediada por vías de señalización canónicas de los receptores adrenérgicos beta1 y beta2; y (5) evidencia de maduración molecular avanzada mediante perfiles de transcriptoma. EHM respondió a la toxicidad crónica de catecolaminas con disfunción contráctil, hipertrofia de cardiomiocitos, muerte de cardiomiocitos y liberación de péptido natriurético pro tipo B N-terminal; todas son características clásicas de la insuficiencia cardíaca. Además, demostramos la escalabilidad de EHM según las demandas clínicas previstas para la reparación cardíaca. CONCLUSIONES: Proporcionamos una prueba de concepto para una tecnología de aplicación universal para la ingeniería de miocardio humano a macroescala para el modelado de enfermedades y la reparación del corazón a partir de cardiomiocitos embrionarios y derivados de células madre pluripotentes inducidas en condiciones definidas y libres de suero.
