Imagen microscópica de células musculares en un corazón normal (izquierda) y células musculares en el corazón de un paciente con miocardiopatía hipertrófica (derecha). Las áreas negras son células musculares individuales. Las células musculares del paciente con miocardiopatía hipertrófica son más grandes y hay más espacio entre las células (verde), que se llena de tejido cicatricial en el caso de los pacientes con miocardiopatía hipertrófica. El azul indica dónde se puede encontrar el ADN de las células. Crédito: Anne de Leeuw, copyright Instituto Hubrecht
La miocardiopatía hipertrófica es una enfermedad cardíaca que conduce a un músculo cardíaco estresado e hinchado. Debido a la escasa comprensión de los mecanismos subyacentes, no se dispone de tratamientos clínicos eficaces. Los pacientes reciben medicamentos genéricos para el corazón y, a veces, necesitan una cirugía a corazón abierto para eliminar el exceso de tejido. Los investigadores del Instituto Hubrecht ahora han aplicado con éxito una nueva tecnología revolucionaria (scRNA-seq) para descubrir los mecanismos subyacentes de la enfermedad, incluidos específicamente los que causan la inflamación. El extenso conjunto de «grandes datos» es un tesoro de observaciones novedosas que brindan información sobre la miocardiopatía hipertrófica y posibles nuevos lugares terapéuticos. Los resultados de este estudio, realizado por investigadores del grupo de Eva van Rooij, se publican en la revista Informes de celda el 10 de mayo.
El corazón necesita bombear cada minuto de cada día. En pacientes con miocardiopatía hipertrófica (MCH), esta función de bombeo se ve afectada debido a un defecto en una de las moléculas que realiza el movimiento de tracción. Esto conduce a una respuesta de estrés dentro de las células musculares y la inflamación del músculo cardíaco para compensar la función perdida. Como consecuencia, los pacientes pueden experimentar síntomas típicos de enfermedades cardíacas como dificultad para respirar, dolor en el pecho y ritmo cardíaco aberrante (arritmia). Hasta el día de hoy, el desarrollo de la terapia de MCH se ve obstaculizado por la falta de comprensión de estos fenómenos.
ruedas dentadas
La cirugía en pacientes con MCH para extirpar el exceso de tejido cardíaco que dificulta el flujo sanguíneo ofrece una oportunidad única a los investigadores porque pueden utilizar el tejido extirpado para estudiar la enfermedad. Los investigadores del Instituto Hubrecht ahora han aplicado la nueva tecnología de secuenciación de ARN de células individuales (scRNA-seq) en este tejido para desentrañar los orígenes de la MCH. Uno de los investigadores, Martijn Wehrens, explica: «El ADN humano contiene aproximadamente 30 000 genes, en realidad un catálogo de 30 000 tipos de ruedas dentadas, cada una de las cuales tiene una función en el funcionamiento de nuestro cuerpo. Por lo general, la investigación se centra en un puñado de genes que tienen «Se ha identificado como importante después de años de investigación. La tecnología scRNA-seq es capaz de cuantificar la actividad de las 30.000 ruedas dentadas a la vez para comprender su papel en la enfermedad».
Una característica clave que hace que scRNA-seq sea poderoso es que puede observar células individuales. El cuerpo humano, y también el corazón, se componen de muchos tipos de células, como células musculares, células sanguíneas, células de los vasos sanguíneos y muchas más. Cada uno de los tipos de células tiene su propia especialización. Wehrens: «Investigar este tejido es como mirar una imagen retocada con Photoshop donde se fusionan un gato, un perro y un pájaro. No sabría lo que está pasando. Durante nuestro análisis scRNA-seq, las células se separan unas de otras, de modo que puede ver lo que está pasando en el corazón. Como separar las fotografías combinadas del gato, el perro y el pájaro en fotografías individuales».
La secuenciación del ARN de una sola célula facilita el análisis de cientos de células y diez mil genes a la vez. Las enormes cantidades de datos que genera scRNA-seq permiten la identificación de nuevas características genéticas que impulsan la progresión de la enfermedad de miocardiopatía hipertrófica. Crédito: Anne de Leeuw y Martijn Wehrens, copyright Instituto Hubrecht
Una gran cantidad de información
La aplicación de la técnica en el tejido cardíaco de la cirugía permitió a los investigadores identificar sistemáticamente los cambios que ocurren en el corazón durante la enfermedad. Identificaron muchas interacciones reguladoras novedosas entre genes y actores reguladores clave. Otra innovación fue que los investigadores registraron la inflamación celular durante su análisis, lo que permitió la identificación de los genes que impulsan la inflamación relacionada con la enfermedad. Este conocimiento se puede utilizar para desarrollar nuevos fármacos. Los medicamentos actuales que se administran a los pacientes con MCH simplemente hacen que el corazón trabaje menos, evitando así un daño excesivo. Usando la gran cantidad de información generada por esta investigación, se pueden desarrollar nuevos medicamentos que realmente se dirijan a las causas subyacentes y retengan la función cardíaca mientras reducen de manera más efectiva la progresión de la enfermedad.
Investigadores descubren un regulador inesperado de la reparación del corazón
Martijn Wehrens et al, La transcriptómica unicelular proporciona información sobre la miocardiopatía hipertrófica, Informes de celda (2022). DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110809
Citación: La secuenciación de ARN de una sola célula descubre nuevos mecanismos de enfermedad cardíaca (11 de mayo de 2022) recuperado el 11 de mayo de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-05-cell-rna-sequencing-uncovers-mechanisms.html
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