El corazón humano comienza a formarse tres semanas después de la concepción, cuando las mujeres aún no saben que están embarazadas. Esta es una de las razones por las que todavía no sabemos cómo se forma el órgano en su totalidad, o qué es lo que ocasiona cardiopatías congénitas como la estenosis aórtica y la tetralogía de Fallot.
Pero un organoide desarrollado por la Universidad Técnica de Munich (TUM) podría resolver este desafío médico. Se trata de un “minicorazón” de aproximadamente 0,5 milímetros, que palpita con total autonomía sobre una placa de Petri.
Los investigadores que trabajaron en este órgano miniatura usaron solamente células madre pluripotentes durante su fabricación. Es decir, las mismas que promueven el desarrollo del corazón dentro del útero materno. Por lo tanto, consideran que médicos y genetistas podrían usar minicorazones para imitar estas primeras fases de crecimiento y, a su vez, estudiar algunas enfermedades cardíacas.
Un corazón epicardioide
En su trabajo, publicado en la revista Nature, este equipo explica el origen de su minicorazón. Resulta que, durante uno de sus experimentos, decidieron centrifugar 35.000 células pluripotentes utilizando una esfera como base y distintas moléculas de señalización. Para su sorpresa, la mezcla dio como resultado un órgano que contiene tanto células del músculo cardíaco (cardiomiocitos) como células de la capa externa de la pared del corazón (epicardio).
“Imitamos las vías de señalización del cuerpo que controlan el programa de desarrollo del corazón, y obtuvimos un organoide que mide alrededor de medio milímetro de diámetro”.
Alessandra Moretti, autora e investigadora en el TMU
Aunque es demasiado pequeño para bombear sangre, puede ser estimulado eléctricamente para contraerse como las cavidades cardíacas humanas. Algo que no podían hacer otros organoides cardíacos previos, ya que solo contenían cardiomiocitos. Por lo tanto, se trata del primer minicorazón funcional de la historia.
Para entender cómo se forma el corazón, las células del epicardio son fundamentales. Después de todo, ellas forman los tejidos conectivos y los vasos sanguíneos que controlan este órgano, así como las cavidades cardíacas. Es por eso que, en honor al epicardio, fue llamado «epicardioide».
Nuevos descubrimientos cardíacos
Los investigadores, de hecho, han registrado una patente internacional para el proceso de creación de organoides cardíacos. No porque desconfíen de otros colegas, sino porque su pequeña creación ya ha hecho hallazgos excepcionales.
Al séptimo día del desarrollo de los organoides, los investigadores descubrieron que el epicardio de algunos mamíferos se forma a partir de las células precursoras de un tipo descubierto recientemente en ratones.
«Suponemos que estas células también existen en el cuerpo humano, aunque solo sea por unos días. Estos conocimientos también pueden ofrecer pistas sobre por qué el corazón fetal puede repararse a sí mismo, una capacidad ausente en los adultos».
Alessandra Moretti
Además, el equipo también demostró que los organoides se pueden utilizar para investigar enfermedades empleando las células madre pluripotentes de un paciente que padecía el síndrome de Noonan. Este defecto genético causa ciertas anomalías físicas en los músculos del corazón, así que los investigadores produjeron organoides que emulaban el problema en una placa de Petri.
No hay todavía un diagnóstico pero, en los próximos meses, el equipo planea usar esos organoides personalizados para investigar el origen de este defecto cardíaco congénito. Así que es evidente que los “minicorazones” podrían ayudar a encontrar nuevos métodos de tratamiento y, posiblemente, la clave para prevenir ataques cardíacos y otras condiciones. Por eso es que han decidido patentar su creación, para llevar a cabo investigaciones interdisciplinarias con imágenes de última generación, análisis celulares y testeos farmacológicos.
El futuro es incierto pero una cosa es segura: estos organoides cardíacos pronto serán indispensables en los laboratorios.
Referencias:
Epicardioid single-cell genomics uncovers principles of human epicardium biology in heart development and disease http://dx.doi.org/10.1038/s41587-023-01718-7
Retinoic acid signaling modulation guides in vitro specification of human heart field-specific progenitor pools http://dx.doi.org/10.1038/s41467-023-36764-x
