Uno de los mayores retos de los cardiólogos es recuperar el corazón tras un ataque cardiaco. La lesión que provoca un infarto en el corazón limita su capacidad para latir de manera eficiente. Desde hace tiempo los investigadores tratan de regenerar el corazón con diferentes alternativas, pero el éxito ha sido limitado. Pero, ¿qué pasaría si los científicos pudieran reprogramar células de tejido cicatricial, llamadas fibroblastos, en células del músculo cardíaco sanas llamadas cardiomiocitos? A pesar de los grandes avances en este campo, la reprogramación cardíaca humana sigue siendo un gran desafío.
Ahora, por primera vez, investigadores del
McAllister Heart Institute
(MHI) de la
Universidad de Carolina del Norte
(EE.UU.) han desarrollado una plataforma estable, reproducible y minimalista para reprogramar células de fibroblastos humanos en cardiomiocitos. Y al aprovechar las últimas tecnologías, los investigadores han producido una ‘hoja de ruta molecular’ de alta resolución para guiar hacia una reprogramación precisa y eficiente.
Este trabajo, publicado hoy en la revista «Cell Stem Cell», ha sido dirigido por la autora principal Li Qian, pionero en la reprogramación cardíaca en la última década. El último trabajo de su laboratorio ha impulsado la reprogramación cardíaca en pacientes humanos un paso más cerca de la realidad, con el objetivo de ayudar a millones de personas a recuperarse de los efectos debilitantes de los ataques cardíacos.
«Confiamos en que nuestro enfoque interdisciplinario de combinar experimentos biológicos con análisis genómicos unicelulares inspirará futuros pasos cruciales hacia la comprensión de la naturaleza de los cardiomiocitos humanos y la traducción de este conocimiento en terapias regenerativas», dijo Qian.
Qian y su equipo fabricaron un un cóctel de tres genes, Mef2c, Gata4 y Tbx5, que pusieron en contacto con células de fibroblastos cardíacos humanos a una dosis optimizada específica. Para aumentar la eficiencia de su aproximación, seleccionaron una serie de factores complementarios e identificaron MIR-133, una pequeña molécula de ARN que, al agregarse este cóctel de tres genes, y con tras una serie de modificaciones en el cultivo, reprogramó células de fibroblastos cardíacos humanos en cardiomiocitos con una eficiencia de entre el 40 al 60%.
Una vez que comienza ese proceso, explican, un conjunto de moléculas y proteínas de señalización lanzan las células a diferentes rutas moleculares que dictan su desarrollo celular posterior
Para entender cómo funcionaba realmente el proceso de conversión de células en cardiomiocitos, observaron los cambios moleculares de las células durante el proceso de reprogramación. Su análisis identificó un momento crítico durante el proceso de reprogramación: cuando una célula tiene que ‘decidir’ entre convertirse en cardiomiocito o regresar a su destino anterior como célula de fibroblastos. Una vez que comienza ese proceso, explican, un conjunto de moléculas y proteínas de señalización lanzan las células a diferentes rutas moleculares que dictan su desarrollo celular posterior.
Los investigadores también han determinado que la reprogramación cardíaca humana avanza a un ritmo mucho más lento que el de la reprogramación de los ratones, descrita anteriormente, revelando las diferencias clave entre las especies y las condiciones de reprogramación.
Este estudio proporciona nuevas herramientas de investigación para comprender mejor los procesos de transición del destino celular y la reprogramación en humanos.
«Los fibroblastos iniciales que forman las lesiones o cicatrices son como los coches que buscan las instrucciones GPS correctas para llevarlos a casa, que es convertirse en cardiomiocitos. Nuestro trabajo identificó que hay muchos obstáculos -carreteras cortados, rampas de salida incorrectas y estaciones de servicio- que dificultan que los fibroblastos lleguen a su destino. Nuestro sistema es como un indicador en el tablero de instrumentos, que predice dónde está el destino final», afirma Qian.
Este trabajo es importante porque aporta información sobre ciertas características no identificadas previamente de la reprogramación cardíaca humana y proporciona nuevas herramientas de investigación para comprender mejor los procesos de transición del destino celular y la reprogramación en humanos.
Y añade Qian. «Este enfoque no se limita al corazón, pero la enfermedad cardíaca sigue siendo la principal causa de muerte en el mundo y el foco principal de nuestro laboratorio».
