Corazón bioartificial

Un corazón bioartificial es un corazón diseñado que contiene la estructura extracelular de un corazón descelularizado y componentes celulares de una fuente diferente. Estos corazones son de particular interés tanto para la terapia como para la investigación de enfermedades cardíacas . Los primeros corazones bioartificiales se crearon en 2008 utilizando corazones de ratas cadavéricas. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} En 2014, se construyeron corazones bioartificiales de cerdo de tamaño humano. ^{[ 4 ]} Los corazones bioartificiales aún no se han desarrollado para uso clínico, aunque la recelularización de corazones porcinos con células humanas abre la puerta al xenotrasplante . ^{[ 4 ] [ 5 ]}

La insuficiencia cardíaca es una de las principales causas de muerte. En 2013, se estimó que 17,3 millones de muertes anuales, de un total de 54 millones, fueron causadas por enfermedades cardiovasculares, lo que significa que el 31,5 % del total de muertes en el mundo se debió a esta causa. ^{[ 6 ]} A menudo, el único tratamiento viable para la insuficiencia cardíaca en etapa terminal es el trasplante de órganos. ^{[ 5 ]} Actualmente, la oferta de órganos es insuficiente para satisfacer la demanda, lo que representa una gran limitación en un plan de tratamiento para la etapa terminal. ^{[ 2 ] [ 5 ]} Una alternativa teórica a los procesos de trasplante tradicionales es la ingeniería de corazones bioartificiales personalizados. Los investigadores han tenido muchos avances exitosos en la ingeniería de tejido cardiovascular y han buscado utilizar corazones cadavéricos descelularizados y recelularizados para crear un órgano funcional. ^{[ 5 ]} La descelularización-recelularización implica utilizar un corazón cadavérico, eliminar el contenido celular manteniendo la matriz proteica ( descelularización ) y, posteriormente, facilitar el crecimiento de tejido cardiovascular apropiado dentro de la matriz restante (recelularización). ^{[ 5 ]}

En los últimos años, los investigadores han identificado poblaciones de células madre cardíacas que residen en el corazón humano adulto. Este descubrimiento impulsó la idea de regenerar las células cardíacas extrayendo las células madre del corazón y reprogramándolas para convertirlas en tejido cardíaco. ^{[ 7 ]} La ​​importancia de estas células madre radica en su capacidad de autorrenovación, su habilidad para diferenciarse en cardiomiocitos , células endoteliales y células musculares lisas vasculares, así como en su clonogenicidad. Estas células madre son capaces de convertirse en miocitos , que estabilizan la topografía de los componentes intercelulares y ayudan a controlar el tamaño y la forma del corazón, además de convertirse en células vasculares, que sirven como reservorio celular para la renovación y el mantenimiento de los tejidos mesenquimales. ^{[ 7 ]} Sin embargo, estudios in vivo han demostrado que la capacidad regenerativa de las células madre cardíacas implantadas reside en la respuesta inmune mediada por macrófagos y la cicatrización concomitante mediada por fibroblastos, y no en su funcionalidad, ya que estos efectos se observaron tanto en células madre vivas como muertas. ^{[ 8 ]}

El método preferido para eliminar todos los componentes celulares de un corazón es la descelularización por perfusión. Esta técnica consiste en perfundir el corazón con detergentes como SDS y Triton X-100 disueltos en agua destilada . ^{[ 1 ]}

La matriz extracelular restante está compuesta por elementos estructurales como colágeno , laminina, elastina y fibronectina. El andamiaje de la matriz extracelular promueve la proliferación y diferenciación celular adecuadas, el desarrollo vascular y proporciona soporte mecánico para el crecimiento celular. ^{[ 5 ]} Debido a que queda una cantidad mínima de material de ADN después del proceso de descelularización, el órgano diseñado es biocompatible con el receptor del trasplante, independientemente de la especie. A diferencia de las opciones de trasplante tradicionales, los corazones recelularizados son menos inmunogénicos y tienen un menor riesgo de rechazo. ^{[ 2 ] [ 9 ]}

Una vez esterilizado el corazón descelularizado para eliminar cualquier patógeno, puede comenzar el proceso de recelularización. ^{[ 2 ]} Posteriormente, se añaden progenitores cardiovasculares multipotentes al corazón descelularizado y, con la ayuda de factores de crecimiento exógenos adicionales, se estimula su diferenciación en cardiomiocitos, células musculares lisas y células endoteliales. ^{[ 10 ]}

Los resultados más prometedores provienen de corazones de rata recelularizados. Tras solo 8 días de maduración, los modelos cardíacos fueron estimulados con una señal eléctrica para proporcionar estimulación. Los modelos cardíacos mostraron una contracción unificada con una fuerza equivalente a aproximadamente el 2 % de la de un corazón de rata normal o al 25 % de la de un corazón humano de 16 semanas. ^{[ 1 ] [ 5 ]}

Aunque aún lejos de su uso clínico, se han producido grandes avances en el campo de la generación de corazones bioartificiales. ^{[ 2 ] [ 5 ] [ 10 ]} El uso de procesos de descelularización y recelularización ha dado lugar a la producción de una matriz tridimensional que promueve el crecimiento celular; la repoblación de la matriz con la composición celular adecuada; y la bioingeniería de órganos que demuestran funcionalidad (limitada) y capacidad de respuesta a estímulos. ^{[ 2 ] [ 5 ]} Esta área muestra un enorme potencial y, con futuras investigaciones, podría redefinir el tratamiento de la insuficiencia cardíaca terminal.