HOUSTON (25 de agosto de 2023) — El Instituto del Corazón de Texas recibió recientemente una subvención de cinco años por valor de 2 millones de dólares del Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre de los Institutos Nacionales de la Salud para impulsar la tecnología que respalda el desarrollo de corazones bioartificiales trasplantables.

El proyecto, financiado por una beca Stephen I. Katz para investigadores noveles, estará dirigido por Camila Hochman-Mendez, MSc, PhD, directora de Investigación en Medicina Regenerativa y del Laboratorio Central de Biobanco y Perfilado de Bioespecímenes. El equipo de investigación interdisciplinario incluye a Fernanda Mesquita, PhD, y Ernesto Curty da Costa, MD, PhD, del Departamento de Investigación en Medicina Regenerativa, así como a los investigadores colaboradores Yaxin Wang, PhD, directora del Laboratorio de Aplicaciones de Ingeniería y Dispositivos Innovadores (IDEA) , y Mehdi Razavi, MD, director del grupo de Investigación Clínica e Innovaciones en Electrofisiología.

Los pacientes con insuficiencia cardíaca terminal dependen de un trasplante de corazón para sobrevivir. Si bien el número de donaciones y trasplantes de corazón ha aumentado, la demanda sigue superando con creces la oferta; lamentablemente, aproximadamente el 20 % de los candidatos a trasplante de corazón fallecen antes de que se encuentre un corazón de donante compatible o son excluidos de la lista de espera por estar demasiado enfermos para recibir un trasplante. Para abordar esta necesidad, científicos y bioingenieros han estado explorando la opción de los corazones bioartificiales trasplantables.

 

Un enfoque iniciado en el Instituto implica repoblar estructuras cardíacas libres con grandes cantidades de nuevas células cardíacas (cardiomiocitos) derivadas de células madre pluripotentes inducidas por humanos (hiPSC). Estos estudios se realizan en sistemas de dispositivos biorreactores que respaldan las necesidades biológicas específicas del órgano y al mismo tiempo lo protegen de la contaminación. Los investigadores han logrado enormes avances en esta área, especialmente en la comprensión de las numerosas señales biológicas necesarias para la maduración de las células cardíacas. Sin embargo, las tecnologías avanzadas de biorreactores necesarias para proporcionar estimulación mecánica y eléctrica importante y soporte nutricional a un corazón recelularizado de tamaño humano no están disponibles.

 

La Dra. Hochman-Mendez y sus colegas proponen el desarrollo de un nuevo sistema de biorreactor (llamado banco de pruebas de estimulación cardíaca coordinada o CHeST) para respaldar los estudios de corazón bioartificial en su laboratorio y otros. El sistema de mesa utilizaría un circuito de estimulación de perfusión especialmente diseñado para proporcionar estimulación mecánica y eléctrica al corazón mientras circula líquido de una manera que imita el flujo sanguíneo a través del órgano. Esto ocurriría dentro de un nuevo biorreactor que está rigurosamente diseñado para evitar la contaminación del corazón. Los investigadores utilizarán un ventrículo cardíaco diseñado por bioingeniería (una de las cámaras de bombeo inferiores del corazón) para probar el sistema.

 

Para superar los desafíos actuales en el suministro de oxígeno y combustible a las células cardíacas en maduración, el equipo también planea desarrollar soluciones nutricionales mejoradas para el corazón bioartificial. La repoblación exitosa de órganos tridimensionales con células ahora está limitada por la profundidad a la que el oxígeno del medio nutritivo puede penetrar en los tejidos. Los investigadores esperan mejorar bioquímicamente este transporte de oxígeno para replicar los niveles de oxigenación que normalmente proporcionarían los glóbulos rojos en el sistema circulatorio humano. De manera similar, los ácidos grasos suelen servir como fuente de combustible para las células del corazón y como señales metabólicas para la maduración de las células del corazón. El equipo también pretende encontrar mejores formas de llevar estos importantes ácidos grasos al corazón bioartificial.

 

Es importante destacar que las mejoras en el sistema de biorreactor de mesa y en la solución nutricional deberían ser útiles para otros investigadores en el campo, independientemente de cómo creen sus ventrículos cardíacos diseñados por bioingeniería. La tecnología creada por el equipo del Instituto respaldará avances adicionales en la ingeniería de tejidos de corazones bioartificiales.

 

El Dr. Hochman-Mendez compartió: “Esta importante subvención acelera nuestro progreso en la creación de corazones bioartificiales para combatir la insuficiencia cardíaca terminal. Nos permite perfeccionar nuestras tecnologías de biorreactores y enfoques nutricionales que son fundamentales para la maduración y el funcionamiento de los corazones bioartificiales. Nuestra visión final es brindar a los pacientes un camino hacia una mejor calidad de vida contribuyendo al esfuerzo global para superar la escasez de órganos donados”.

 

El Dr. Wang, cuyo laboratorio brindará soporte de ingeniería para la plataforma del biorreactor del proyecto, dijo: "Creemos que dicho biorreactor proporcionará un bioambiente fisiológico preciso para las células cardíacas implantadas, mejorando así el crecimiento de las células en el corazón". andamio del corazón. La colaboración multidisciplinaria entre Regenerative Medicine Research y IDEA Lab puede acelerar el desarrollo de la plataforma y generar interacciones inspiradas entre la ingeniería y la biociencia”.

 

El Dr. Razavi, cuyo equipo de ingenieros biomédicos contribuirá con su experiencia al estudio, dijo: “Es esencial diseñar un biorreactor integral con la capacidad de proporcionar estímulos eléctricos predecibles a las células y al mismo tiempo optimizar los parámetros ambientales y nutricionales necesarios para la ingeniería del tejido cardíaco. El Dr. Hochman-Mendez ha reunido un talentoso equipo multidisciplinario con la combinación adecuada de habilidades para lograr los objetivos del estudio”.

 

La investigación descrita anteriormente cuenta con el apoyo del Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre de los Institutos Nacionales de Salud con el número de concesión R01HL169632. El contenido es responsabilidad exclusiva de los autores y no representa necesariamente los puntos de vista oficiales de los Institutos Nacionales de Salud.

Contacto con los medios:
Keri saltó
El Instituto del Corazón de Texas
ksprung@texasheart.org

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Acerca del Instituto del Corazón de Texas

El Instituto del Corazón de Texas es una organización independiente sin fines de lucro que mejora la salud cardiovascular mediante investigación pionera, liderazgo intelectual, educación y atención al paciente. Ubicado en el Centro Médico de Texas en Houston, Texas, y fundado en 1962 por el renombrado cirujano cardíaco Dr. Denton Cooley, el Instituto del Corazón de Texas realizó el primer trasplante de corazón y el primer implante de corazón artificial total exitosos en los Estados Unidos. Desde entonces, nuestros médicos y cirujanos siguen siendo reconocidos como líderes mundiales en el diagnóstico y tratamiento incluso de las afecciones cardiovasculares más complejas. Los programas de investigación del Instituto del Corazón de Texas continúan ampliando los límites de la ciencia cardiovascular al aplicar los descubrimientos de laboratorio a la atención al paciente. El Instituto del Corazón de Texas ha sido clasificado entre los mejores centros cardiovasculares de los Estados Unidos por US News & World Report durante más de 30 años. http://www.texasheart.org/ @texasheartinstitute