El proyecto tiene como objetivo lograr la reparación del corazón basada en células

La insuficiencia cardíaca crónica, también conocida como insuficiencia cardíaca en medicina, es la razón más común de ingresos hospitalarios y una de las causas más frecuentes de muerte en el mundo occidental. Solo en Alemania, 4 millones de personas padecen esta enfermedad. A menudo, un ataque al corazón precede a la insuficiencia cardíaca.

Un equipo de investigación internacional dirigido por el Dr. Robert Zweigerdt, biólogo celular en los Laboratorios de Investigación Leibniz para Biotecnología y Órganos Artificiales (LEBAO) en la Escuela de Medicina de Hannover (MHH) y el director de LEBAO, el Profesor Dr. Ulrich Martin, ahora quiere desarrollar una nueva terapia. en el que las áreas dañadas del tejido pueden repararse con la ayuda de pequeños grupos de células del músculo cardíaco producidas biotecnológicamente. Su trabajo es parte del proyecto HEAL, que involucra a 10 socios de toda Europa e Israel.

Llevar las células del músculo cardíaco al objetivo

En muchas enfermedades del corazón, los vasos sanguíneos están dañados. Como resultado, las células del músculo cardíaco (cardiomiocitos) con suministro insuficiente mueren. Se forma tejido cicatricial y se deteriora la función cardíaca. A diferencia de algunas especies de anfibios y peces, dicho daño no se repara en un corazón humano adulto. Por lo tanto, científicos de todo el mundo están trabajando en estrategias para reemplazar el tejido cardíaco destruido. Un enfoque prometedor utiliza las llamadas células madre pluripotentes inducidas (células iPS). Estas células iPS se pueden producir en el laboratorio a partir de células corporales «reprogramadas» de adultos y luego pueden dar lugar a cualquier tipo de célula del cuerpo humano, incluidas las células del músculo cardíaco.

Además de producir dichos cardiomiocitos a partir de células iPS en la cantidad y calidad clínicamente requeridas, otro desafío importante es llevar las células al corazón de manera que se adhieran bien y mejoren la función del músculo cardíaco en armonía con el órgano en su conjunto. Una opción es inyectar los cardiomiocitos iPS directamente en el músculo cardíaco dañado.

«La gran desventaja es que muchas células se pierden en el camino y solo unas pocas sobreviven y crecen, especialmente si se usan células aisladas», dice el Dr. Zweigerdt. Otro enfoque consiste en producir primero una construcción de tejido a partir de las células del músculo cardíaco y luego insertarla quirúrgicamente. Sin embargo, este método solo puede tratar el daño tisular en la superficie del órgano.

Nueva estrategia con pequeños grupos de células

Por lo tanto, el equipo de investigación de HEAL está siguiendo una nueva estrategia. «Aunque también confiamos en los cardiomiocitos iPS, queremos convertirlos en agregados celulares ya durante la producción en el laboratorio», explica el científico. En biorreactores especiales, se deben producir grandes cantidades de estos agregados de células esféricas, que no se perderán tan rápidamente, permanecerán allí mejor después de la inyección en el tejido del corazón y deberían sobrevivir.

«Podemos hacer crecer agregados de diferentes tamaños según sea necesario, pero todavía son lo suficientemente pequeños como para administrarlos con una inyección en la región deseada del corazón», dice el Dr. Zweigerdt. Los investigadores ya pudieron demostrar con éxito que los grupos de células realmente crecen en el tejido del corazón y mejoran la función de los órganos en modelos animales como parte del proyecto iCARE coordinado por el profesor Martin. En el nuevo proyecto de investigación HEAL, las estrategias para producir y administrar los agregados de cardiomiocitos iPS ahora se refinarán de tal manera que también puedan usarse para la terapia cardíaca en humanos.

Gen suicida para prevenir la formación de tumores

Este objetivo presenta al equipo de HEAL desafíos muy especiales. Por un lado, las células iPS deben adaptarse de tal manera que las células del músculo cardíaco producidas a partir de ellas provoquen la menor cantidad posible de reacciones de defensa después de la administración en el cuerpo, de modo que el sistema inmunitario solo tenga que controlarse hasta un mínimo. menor medida con las drogas. En segundo lugar, las celdas deben ser particularmente seguras.

“No deben desencadenar arritmias cardíacas en el corazón, ni deben degenerar en tumores”, explica el biólogo celular. Los investigadores quieren investigar el posible efecto secundario de las arritmias en un modelo animal grande, que reacciona de manera particularmente sensible a las alteraciones causadas por los cardiomiocitos extraños. Los investigadores quieren desterrar el peligro de la formación de tumores no deseados con la ayuda de un truco genético. «Construimos un gen suicida en las células iPS que puede activarse si las células aplicadas degeneran en el cuerpo», dice el profesor Martin.

«Al final, queremos producir productos celulares seguros que también se puedan producir a gran escala en biorreactores extragrandes en condiciones estériles en la sala limpia», dice el Dr. Zweigerdt. El objetivo es crear las condiciones ahora para que la nueva terapia cardíaca pueda beneficiar a tantos pacientes como sea posible en el futuro.

«Este proceso tiene que cumplir con los altos estándares requeridos de un producto celular para uso clínico», dice el profesor Martin. Las autoridades reguladoras como el Instituto Paul Ehrlich están monitoreando el proyecto de cuatro años. Si todo sale según lo planeado, los investigadores esperan que los requisitos previos para un ensayo clínico de reparación cardíaca basada en células en humanos puedan cumplirse posteriormente.

Proporcionado por Medizinische Hochschule Hannover