Células madre pluripotentes inducidas para diagnóstico cardiovascular

Casi 500,000 personas en los EE. UU. mueren de muerte cardíaca súbita cada año, y el síndrome de QT largo (SQTL) es una forma importante de muerte cardíaca súbita. El SQTL puede desencadenarse por exposición a drogas o estrés. El SQTL inducido por fármacos es la razón más común por la que se retiran fármacos de los ensayos clínicos, lo que provoca importantes reveses en los esfuerzos de descubrimiento de fármacos y expone a las personas a fármacos peligrosos. En la mayoría de los casos, se desconoce el mecanismo del SQTL inducido por fármacos. Sin embargo, existen formas genéticas de LQTS que deberían permitirnos producir células cardíacas derivadas de células iPS que tengan las características clave de LQTS. Nuestro objetivo es producir una prueba celular para el SQTL con tecnología de células madre pluripotentes inducidas (iPS), que permite "reprogramar" células adultas para que sean células similares a células madre. A pesar de la necesidad crítica, las pruebas actuales para el SQTL inducido por fármacos están lejos de ser perfectas. Como resultado, medicamentos potencialmente peligrosos entran en ensayos clínicos, poniendo en peligro a las personas y desperdiciando millones de dólares en fondos de investigación. Cuando los medicamentos que causan SQTL, como la terfenadina (Seldane), ingresan al mercado, millones de personas corren un riesgo grave. Desafortunadamente, es muy difícil saber cuándo un medicamento causará SQTL, ya que la mayoría de las personas que lo desarrollan no tienen factores de riesgo genéticos conocidos. Las pruebas estándar para el SQTL utilizan modelos animales o células de hámster que expresan genes del corazón humano en niveles elevados. Desafortunadamente, la fisiología cardíaca en modelos animales (conejos y perros) difiere de la de los humanos, y las células de hámster carecen de muchas características clave de las células del corazón humano. Las células madre embrionarias humanas (hESC) se pueden diferenciar en células cardíacas, pero no conocemos las condiciones de cultivo que harían que el ensayo fuera más similar al LQTS en una persona viva. Estos problemas podrían resolverse si tuviéramos un método para cultivar células cardíacas humanas a partir de personas con mutaciones genéticas del LQTS, de modo que sepamos las condiciones de prueba exactas que reflejarían la enfermedad humana. Esta prueba sería mucho más precisa que las pruebas disponibles actualmente y ayudaría a permitir el desarrollo de productos farmacéuticos humanos más seguros. Nuestro objetivo a largo plazo es desarrollar un panel de líneas celulares iPS que representen mejor la diversidad genética de la población humana. La susceptibilidad al SQTL varía y la mayoría de las personas que padecen SQTL que ponen en peligro su vida no tienen factores de riesgo genéticos conocidos. Caracterizaremos las células iPS con mutaciones bien definidas que tengan respuestas clínicamente probadas a los fármacos que causan el SQTL. Estas líneas celulares iPS se utilizarán para perfeccionar las condiciones de prueba. Para validar la prueba basada en células iPS, los resultados se compararán directamente con las respuestas de las personas. Estos estudios proporcionarán la base para un panel ampliado de líneas celulares iPS de personas con otras mutaciones genéticas y de personas que no tienen ningún factor de riesgo genéticamente definido pero que aún tienen LQTS potencialmente mortal inducido por fármacos. Este creciente panel de líneas celulares iPS debería permitir probar medicamentos para el SQTL de manera más efectiva y precisa que cualquier prueba actual. Para alcanzar estos objetivos, creamos una serie de células iPS que albergan diferentes mutaciones del LQTS. Estas células iPS se diferencian en cardiomiocitos latiendo. Ahora estamos evaluando estas líneas celulares LQTS en ensayos celulares. Esperamos que nuestros estudios cumplan o superen todos los objetivos de nuestra propuesta original.

Casi 500,000 personas en los EE. UU. mueren de muerte cardíaca súbita cada año, y el síndrome de QT largo (SQTL) es una forma importante de muerte cardíaca súbita. El SQTL puede desencadenarse por exposición a drogas o estrés. El SQTL inducido por fármacos es la razón más común por la que se retiran fármacos de los ensayos clínicos, lo que provoca importantes reveses en los esfuerzos de descubrimiento de fármacos y expone a las personas a fármacos peligrosos. En la mayoría de los casos, se desconoce el mecanismo del SQTL inducido por fármacos. Sin embargo, existen formas genéticas de LQTS que deberían permitirnos producir células cardíacas derivadas de células iPS que tengan las características clave de LQTS. Nuestro objetivo es producir una prueba celular para el SQTL con tecnología de células madre pluripotentes inducidas (iPS), que permite "reprogramar" células adultas para que sean células similares a células madre. A pesar de la necesidad crítica, las pruebas actuales para el SQTL inducido por fármacos están lejos de ser perfectas. Como resultado, medicamentos potencialmente peligrosos entran en ensayos clínicos, poniendo en peligro a las personas y desperdiciando millones de dólares en fondos de investigación. Cuando los medicamentos que causan SQTL, como la terfenadina (Seldane), ingresan al mercado, millones de personas corren un riesgo grave. Desafortunadamente, es muy difícil saber cuándo un medicamento causará SQTL, ya que la mayoría de las personas que lo desarrollan no tienen factores de riesgo genéticos conocidos. Las pruebas estándar para el SQTL utilizan modelos animales o células de hámster que expresan genes del corazón humano en niveles elevados. Desafortunadamente, la fisiología cardíaca en modelos animales (conejos y perros) difiere de la de los humanos, y las células de hámster carecen de muchas características clave de las células del corazón humano. Las células madre embrionarias humanas (hESC) se pueden diferenciar en células cardíacas, pero no conocemos las condiciones de cultivo que harían que el ensayo fuera más similar al LQTS en una persona viva. Estos problemas podrían resolverse si tuviéramos un método para cultivar células cardíacas humanas a partir de personas con mutaciones genéticas del LQTS, de modo que sepamos las condiciones de prueba exactas que reflejarían la enfermedad humana. Esta prueba sería mucho más precisa que las pruebas disponibles actualmente y ayudaría a permitir el desarrollo de productos farmacéuticos humanos más seguros. Nuestro objetivo a largo plazo es desarrollar un panel de líneas celulares iPS que representen mejor la diversidad genética de la población humana. La susceptibilidad al SQTL varía y la mayoría de las personas que padecen SQTL que ponen en peligro su vida no tienen factores de riesgo genéticos conocidos. Caracterizaremos las células iPS con mutaciones bien definidas que tengan respuestas clínicamente probadas a los fármacos que causan el SQTL. Estas líneas celulares iPS se utilizarán para perfeccionar las condiciones de prueba. Para validar la prueba basada en células iPS, los resultados se compararán directamente con las respuestas de las personas. Estos estudios proporcionarán la base para un panel ampliado de líneas celulares iPS de personas con otras mutaciones genéticas y de personas que no tienen ningún factor de riesgo genéticamente definido pero que aún tienen LQTS potencialmente mortal inducido por fármacos. Este creciente panel de líneas celulares iPS debería permitir probar medicamentos para el SQTL de manera más efectiva y precisa que cualquier prueba actual. Para lograr estos objetivos, hemos creado una serie de células iPS que albergan diferentes mutaciones del LQTS. Estas células iPS se diferencian en cardiomiocitos latiendo. Ahora estamos evaluando estas líneas celulares LQTS en ensayos celulares. Esperamos que nuestros estudios cumplan o superen todos los objetivos de nuestra propuesta original.

Las arritmias cardíacas son una causa importante de morbilidad y mortalidad. Sin embargo, carecemos de modelos de tejido humano apropiados para desarrollar nuevas terapias para esta enfermedad mortal. A pesar de la importancia de esta enfermedad, los modelos in vitro actuales utilizan canales sobreexpresados ​​en fibroblastos que no recapitulan con precisión los miocitos cardíacos humanos. Con nuestra financiación CIRM, mejoramos enormemente nuestros modelos in vitro mediante el uso de cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas (células iPS) humanas de donantes que albergan mutaciones de arritmia cardíaca. Inscribimos una serie de sujetos de investigación con formas genéticas de LQTS. Todos los participantes en nuestro estudio firmaron un formulario de consentimiento que fue aprobado por el comité de sujetos humanos de la UCSF. Descubrimos que los cardiomiocitos derivados de células iPS desarrollaron fenotipos relacionados con la enfermedad in vitro que podrían demostrarse fácilmente mediante técnicas electrofisiológicas. Estas mediciones permitieron la caracterización farmacológica de los mecanismos subyacentes de la enfermedad y pueden indicar posibles terapias novedosas. La financiación del CIRM ha permitido a nuestro laboratorio desarrollar nuevos métodos para modelar enfermedades humanas en tejidos derivados de células iPS. Este proyecto sirvió como catalizador fundamental para la investigación de enfermedades humanas que de otro modo serían imposibles.