Los científicos de Northwestern Medicine han desarrollado un nuevo método para medir y optimizar el proceso de maduración de células cultivadas del músculo cardíaco, un enfoque que tiene el potencial de establecer el estándar futuro para un modelo celular común en la investigación científica, según los detalles publicados en Cell Reports .
por Olivia Dimmer, Universidad Northwestern
Los cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas por humanos (hiPSC-CM) son modelos de células de músculo cardíaco cultivadas ampliamente utilizados para estudiar una variedad de enfermedades cardíacas humanas y las respuestas a fármacos experimentales. Sin embargo, los cardiomiocitos recién cultivados no reflejan con precisión las células maduras del músculo cardíaco en humanos adultos, y los métodos anteriores para medir la maduración no eran de alto rendimiento.
Las diferencias en la madurez celular pueden afectar los resultados de diversos experimentos y estudios realizados con las células, por lo que es fundamental comprender cuándo las células son adecuadas, dijo Paul Burridge, Ph.D., profesor asociado de Farmacología y autor principal del estudio.
«Los modelos hiPSC-CM no coinciden perfectamente con un cardiomiocito adulto», dijo Burridge, quien también es miembro del Centro Oncológico Integral Robert H. Lurie de la Universidad Northwestern.
«Existen varias formas de hacer que estos cardiomiocitos maduren más, pero todas esas técnicas requieren mucho tiempo y no siempre son compatibles con los ensayos que realizamos, por lo que estábamos realmente interesados en saber qué podíamos hacer para que estos cardiomiocitos coincidieran con un cardiomiocitos adultos tanto como sea posible.»
En el estudio, Burridge y sus colaboradores cultivaron hiPSC-CM y realizaron ensayos de alto rendimiento para medir la maduración de las células. Descubrieron que varios factores podrían indicar cuándo las células están maduras, incluida la expresión genética , la función mitocondrial y la actividad eléctrica .
A partir de este descubrimiento, los investigadores desarrollaron medios celulares (combinaciones de compuestos y nutrientes diseñados para apoyar el crecimiento celular en cultivo) y los optimizaron para la rápida maduración de las células del músculo cardíaco.
El nuevo método de medición y los medios celulares optimizados facilitarán a los científicos el estudio de las células del corazón humano, afirmó Burridge.
«Los cardiomiocitos derivados de células IPS parecen ser una de las aplicaciones más poderosas de la tecnología de células IPS en la detección de drogas», dijo Burridge. «Las células representan básicamente las células del corazón de un paciente. Ya sea que estemos interesados en los efectos de los medicamentos, la arritmia o la insuficiencia cardíaca , queremos tener los mejores modelos posibles. Aquí, hemos mejorado la fidelidad de ese modelo sin hacer es más complejo.»
En el futuro, Burridge y sus colaboradores continuarán optimizando el modelo para que coincida lo más posible con las células del músculo cardíaco humano, dijo, y potencialmente reducirán la necesidad de modelos animales en la investigación científica.
«Cuanto mejor podamos hacer esto, más trabajo se podrá hacer en este modelo de cultivo celular en lugar de en modelos animales como ratones, como se hacía en el pasado», dijo Burridge. «Mejorar la calidad de este modelo nos acercará un poco más».
Más información: K. Ashley Fetterman et al, Compartimentación independiente de la maduración funcional, metabólica y transcripcional de cardiomiocitos derivados de hiPSC, Cell Reports (2024). DOI: 10.1016/j.celrep.2024.114160
