• En CARDIOBOOST-CM, se están estudiando cómo desarrollar cardiomiocitos, células del corazón humano, a partir de células madre adultas de la mandíbula.

• Este tejido podría resultar en un trasplante que salve vidas de pacientes que han sufrido un ataque cardíaco, abordando la pérdida de tejido miocárdico y previniendo la insuficiencia cardíaca progresiva.

El Instituto IMDEA Materiales participa en un proyecto de investigación para desarrollar un nuevo método de bioingeniería del tejido miocárdico para pacientes que han sufrido un ataque cardíaco.

CARDIOBOOST-CM tiene como objetivo crear una nueva terapia celular en la que las células madre musculares tomadas de la mandíbula se transdiferencian in vitro en cardiomiocitos, el tipo de células más común del corazón humano.

Esto marcaría un avance significativo en las posibilidades disponibles para la regeneración cardíaca y para tratar y/o evitar la insuficiencia cardíaca en caso de un infarto agudo de miocardio (ataque cardíaco).

El proyecto, coordinado por el Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC), también involucra a la Universidad Complutense de Madrid (UCM), al Centro de Biología Molecular (CBM), y el Instituto de Investigación Biomédica Alberto Sols (CSIC-UAM), ambos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM).

Aunque las terapias potenciales para regenerar el tejido cardíaco han sido objeto de intensos estudios durante las últimas dos décadas, los resultados han sido en gran medida insatisfactorios.

Los intentos de obtener células terapéuticas a partir de células madre cardíacas residentes no han tenido éxito hasta ahora, mientras que el uso de cardiomiocitos derivados de otro tipo de células madre, las células madre pluripotentes, también ha resultado problemático.

Un área que ha mostrado cierto potencial en los últimos años es la transdiferenciación (el proceso mediante el cual un tipo de célula se convierte en otro) de células madre satélites encontradas en la mandíbula de adultos.

“Esta transdiferenciación es posible debido a que el músculo de la mandíbula tiene el mismo origen embrionario que el ventrículo derecho del corazón,” explicó la investigadora del Instituto IMDEA Materiales, la Dra. Viktoriia Sevostianova.

“Específicamente, las células satélites del músculo de la mandíbula y los cardiomiocitos surgen del mesodermo faríngeo anterior durante el desarrollo embrionario. Esto significa que comparten propiedades biológicas importantes que los convierten en las únicas células que se pueden utilizar para este propósito.”

“Sin embargo, aunque existen algunos estudios de investigación en curso en todo el mundo, aún no está claro si los cardiomiocitos diferenciados de las células satélite de la mandíbula pueden alcanzar suficiente madurez funcional y mostrar potencial regenerativo.”

Los músculos del corazón demuestran una baja respuesta regenerativa en caso de daño frente a las células musculares esqueléticas.

CARDIOBOOST-CM buscará primero probar diferentes estrategias para generar tejidos cardíacos mediante bioingeniería, para luego probar la capacidad regenerativa de los tejidos y determinar su efecto en la regeneración cardíaca.

Las actividades de investigación del Instituto IMDEA Materiales en el proyecto se centra en crear plataformas basadas en biomateriales que puedan apoyar la transdiferenciación de las células musculares originales de la manidíbula en células musculares del corazón.

“Para lograr eso, estamos desarrollando sustratos y geles hidrofílicos con microestructuras capaces de regular y dirigir el comportamiento celular y la formación de tejidos,” explicó la Dra. Sevostianova.

“El uso de sustratos impresos en 3D con una superficie micropatronada promueve la alineación de las células cardíacas y su organización en tejido, imitando la arquitectura encontrada en el tejido cardíaco nativo. Los geles hidrofílicos están cargados con moléculas biológicamente activas, incluyendo inhibidores de factores de transcripción y factores de crecimiento”.

“Al encapsular las células en estos geles hidrofílicos, podemos proporcionar tanto soporte mecánico como el microambiente necesario para estimular la transdiferenciación en cardiomiocitos. Esto también promoverá la integración celular, permitiendo la formación de tejido cardíaco.”

Además de los investigadores de IMDEA Materiales, la Dra. Jennifer Patterson, la Dra. Sevostianova y el Dr. Pedro Navarrete, los investigadores visitantes Yvette Biddle de la Universidad de Princeton y Connor Wasick de la Universidad Estatal de Michigan también están brindando su apoyo y experiencia al esfuerzo de investigación en curso.

Otro aspecto interesante que añade atractivo a esta investigación, es que las células satélites musculares de la mandíbula se pueden obtener fácilmente a través de una biopsia mínimamente invasiva.

CARDIOBOOST-CM (ref. P2022/BMD-7245) es un proyecto financiado por la Comunidad de Madrid.