Investigadores de Mayo Clinic identifican un nuevo parche de células madre para curar suavemente corazones dañados
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PHOENIX — Investigadores de Mayo Clinic han desarrollado un método pionero para reparar corazones dañados sin necesidad de una cirugía a corazón abierto, un avance que algún día podría transformar el tratamiento de la insuficiencia cardíaca.
El nuevo enfoque utiliza tejido cardíaco cultivado en laboratorio a partir de células madre adultas reprogramadas, que se aplica mediante una pequeña incisión en lugar de abrir quirúrgicamente la cavidad torácica. En las pruebas preclínicas, el parche de células madre restauró la función cardíaca y mejoró la cicatrización.
"Para pacientes con insuficiencia cardíaca grave, hay muy pocas opciones más allá de las bombas mecánicas o los trasplantes. Esperamos que este enfoque ofrezca una nueva manera de reparar sus propios corazones," dice Wuqiang Zhu, Ph.D., autor senior del estudio publicado en Acta Biomaterialia e investigador cardiovascular en Mayo Clinic en Arizona.
Revirtiendo lo irreversible
Ataques cardíacos siguen siendo una de las principales causas de muerte en todo el mundo. Cuando el flujo sanguíneo hacia el corazón se bloquea, las células hambrientas por oxígeno mueren y son reemplazadas por tejido cicatricial que no puede contraerse ni conducir señales eléctricas — lo que debilita la capacidad del corazón para bombear sangre.
"El corazón humano adulto no se regenera una vez que esas células se pierden," explica el Dr. Zhu. "Por eso, la insuficiencia cardíaca, especialmente la insuficiencia cardíaca crónica debida a la pérdida de músculo cardíaco funcional, suele ser difícil de tratar; el músculo simplemente no puede repararse solo."
Durante años, los científicos han estado trabajando en maneras de reemplazar el tejido dañado por células cardíacas sanas derivadas de células madre. Los primeros intentos mostraron resultados prometedores, pero la mayoría requería cirugía a corazón abierto — un procedimiento demasiado arriesgado para muchos pacientes que ya sufren una insuficiencia cardiaca grave.
Desde hace tiempo, los científicos confían en que las células madre puedan ofrecer una manera de reconstruir lo que el cuerpo no puede. Al reprogramar células adultas ordinarias, como las de la piel o de la sangre, en células madre pluripotentes inducidas (iPSCs, por sus siglas en inglés), los investigadores pueden convencerlas para que se conviertan en células cardíacas de reemplazo.
Sin embargo, la administración segura y eficaz de tejidos cardíacos diseñados a partir de estas células sigue siendo un gran desafío.
Innovación en el corazón
En colaboración con ingenieros del Centro Medico de la Universidad de Nebraska, los investigadores de Mayo desarrollaron un parche flexible y ultrafino, hecho de nanofibras y microfibras recubiertas con gelatina. Este andamio híbrido sirve de soporte a una combinación de células del músculo cardíaco humano, células de los vasos sanguíneos y fibroblastos — las células que forman la estructura del tejido —, creando así un fragmento de tejido cardíaco vivo y palpitante. Antes del trasplante, el tejido es infundido con factores bioactivos como el factor 1 de crecimiento de fibroblastos y CHIR99021, que estimulan el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos y ayudan a que las células sobrevivan una vez implantadas.
"La belleza de este diseño," dice el Dr. Zhu, "es que puede doblarse como una hoja de papel, introducirse en un tubo fino y aplicarse con precisión donde se necesita a través de una pequeña incisión en el tórax. Una vez en su sitio, se despliega y se adhiere de manera natural a la superficie del corazón."
En lugar de utilizar suturas, el equipo empleó un adhesivo quirúrgico biocompatible que mantiene el parche en su sitio, minimizando al mismo tiempo el trauma adicional en el tejido circundante.
Las pruebas realizadas en modelos preclínicos demostraron que este método mínimamente invasivo mejoró la función cardíaca, redujo la formación de cicatrices, favoreció el crecimiento vascular y disminuyó la inflamación en comparación con los enfoques convencionales.
"Nuestros resultados muestran que estos tejidos diseñados no solo sobreviven, sino que, en realidad, ayudan al corazón a curarse por sí mismo," dice el Dr. Zhu. "Ese es el objetivo final: reemplazar lo que se ha perdido y restaurar la función."
Un paso hacia la regeneración
La investigación se alinea estrechamente con la Genesis Initiative de Mayo Clinic, cuyo objetivo es acelerar los descubrimientos que permitan restaurar o regenerar órganos y tejidos humanos.
"Genesis trata de liderar nuevos caminos para reparar y reconstruir el cuerpo humano," dice el Dr. Zhu. "Y eso es precisamente lo que estamos haciendo aquí — utilizar la ciencia regenerativa y una aplicación mínimamente invasiva para darle al corazón la oportunidad de recuperarse."
Actualmente, se realizan más de 4 mil trasplantes de corazón en los Estados Unidos al año, mientras que miles de pacientes más mueren esperando un órgano donante. El Dr. Zhu espera que esta tecnología pueda ofrecer, con el tiempo, otra alternativa.
"Nuestra visión," afirma, "es que los pacientes puedan, algún día, recibir tejido cardíaco diseñado a partir de sus propias células reprogramadas, aplicado mediante un procedimiento mínimamente invasivo — sin órgano donante, sin una larga recuperación, solo un corazón reparado."
Siguientes pasos
El equipo de Mayo Clinic planea avanzar en este trabajo mediante pruebas preclínicas a mayor escala para garantizar la seguridad y la eficacia de la terapia antes de pasar a los ensayos clínicos en humanos, un proceso que, según estima el Dr. Zhu, podría llevar cinco años o más.
"La insuficiencia cardíaca sigue siendo una afección devastadora," dice. "Si conseguimos que el tratamiento con células madre sea accesible para más pacientes, especialmente para aquellos demasiado frágiles para someterse a una cirugía a corazón abierto, podríamos salvar vidas."
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