Las terapias con células madre son muy prometedoras en el tratamiento de enfermedades cardíacas como la enfermedad coronaria o la insuficiencia cardíaca congestiva. Gracias a su capacidad para transformarse en casi cualquier tipo de tejido, las células madre injertadas pueden potencialmente reemplazar los tejidos cardíacos dañados por tejidos sanos, restaurando eficazmente las funciones originales del corazón. Si bien los estudios iniciales demostraron los beneficios potenciales de la inyección de células madre para reparar el daño cardíaco, poco dijeron a los investigadores sobre exactamente cómo se lograron mejoras en el corazón y cómo se podría mejorar la mejora. Además, existe la preocupación de que las células madre puedan afectar negativamente algunos aspectos de la función cardíaca y provocar alteraciones del ritmo cardíaco y futuros ataques.
A la luz de esto, proponemos desarrollar un modelo para estudiar la interacción detallada de las células madre y el tejido cardíaco sano en el laboratorio, donde los eventos dentro de las células y entre las células se puedan medir con precisión y se puedan realizar muchos experimentos para aumentar nuestra comprensión. , sin el uso de sujetos humanos. Específicamente, planeamos centrarnos en dos objetivos principales.
El primer objetivo es desarrollar una plataforma para comprender mejor la transición gradual que realizan las líneas de células madre a medida que maduran hasta convertirse en células cardíacas, proceso conocido como diferenciación. Registraremos la actividad eléctrica que surge de las células cardíacas recién formadas para determinar cuándo exactamente se forman y cómo se comportan en respuesta a estímulos eléctricos o fármacos a medida que maduran. Esto nos dirá más sobre el comportamiento de las células que podrían inyectarse en el corazón para que sepamos cómo responderán cuando se fusionen con el corazón y cuándo es el mejor momento para introducirlas.
El segundo objetivo, basándose en el primero, es observar cómo las células madre entran en contacto con las células del corazón, incluido cómo crecen juntas mecánicamente y cómo comienzan a comunicarse eléctricamente como un tejido reparado. Esto se llevará a cabo haciendo crecer las células madre y las células cardíacas por separado y luego permitiéndoles crecer juntas, tal como lo harían en el corazón. El registro simultáneo de la actividad eléctrica en numerosos lugares del cultivo nos permitirá mapear la actividad en todo el cultivo y evaluar la comunicación entre las células cardíacas (huésped) y las células madre (injerto).
Understanding the microscopic nature of integration of stem cells into healthy tissue will lead to a greater knowledge of what can happen when stem cells are injected into the heart and begin to replace the non-functional tissue and connect to healthy tissue. Insights gained with such model should lead to a better understanding of the repair process and highlight strategies for making stem cell-based therapies safer and more effective. This model will also allow testing and development of chemical or electrical manipulations that would increase the yield and reliability of the differentiation process, paving the way for the ultimate scale-up of stem cell therapies for clinical use. There is currently no cure for heart damage caused by heart attack, and stem cells offer a very promising solution to this problem that affects millions of Americans. We feel that addressing possible solutions to this pervasive problem is a very constructive and meaningful way to utilize some of the financial resources allocated for stem cell research in California.
Within (and outside) the CIRM community, we also have the important goal of making currently unavailable electronic, microfabrication and signal processing technologies available in the form our proposed research platforms. With our planned outreach efforts, we will freely share our methods and equipment, hopefully enhancing the work of many other research groups. By using CIRM funds, we could make such systems available for use with non-registered (as well as registered) cell lines.
The outcome of this research stands to impact not only citizens of California, but also the nation and the world. We aim to make considerable progress with research paid for by the citizens of California, demonstrating the degree to which we, as a people, are committed to solving problems in medicine and health care and improving the lives of others. This work will also benefit our State and taxpayers through the training of post-doctoral and graduate students with a clear mindset of leadership, creativity and compassion. Through publication and presentations at local, national and international forums, we hope to disseminate the knowledge gained and encourage further advances.