Tejidos cardíacos humanos artificiales

Los tejidos cardíacos humanos artificiales  se producen principalmente a partir de la manipulación experimental de células madre, tales como las células madre embrionarias humanas y, recientemente, de células madre pluripotentes inducidas, que son diferenciadas hacia cardiomiocitos humanos. ​​​​​ Se ha incrementado en los últimos años el interés por estos tejidos cardíacos creados por ingeniería tisular debido a su uso potencial en investigación cardiovascular y terapias clínicas. Estos tejidos ofrecen modelos in vitro únicos para el estudio de la fisiología cardíaca humana con ventajas evidentes con respecto al uso de células animales en estudios experimentales.​ Además, también tienen potencial terapéutico para la regeneración in vivo del miocardio (músculo cardíaco).​​ Estos tejidos artificiales ofrecen un valioso modelo para reproducir el desarrollo normal del tejido cardíaco humano, comprender la evolución y desarrollo de las enfermedades cardiovasculares humanas y podrían llevar a producir terapias basadas en tejidos artificiales para pacientes afectados por enfermedades cardiovasculares.​

Creación de tejidos cardíacos humanos artificiales

Las células madre embrionarias y las células madre pluripotentes inducidas son las células principales usadas para la creación de tejidos cardíacos artificiales. ​​​​ Las células madre pluripotentes inducidas se diferencian a cardiomiocitos durante su cultivo mediante un medio que contiene pequeñas moléculas (citoquinas, factores de crecimiento y transcripción).​​​ Para crear tejidos cardíacos artificiales a partir de cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes es necesario el uso de scaffolds o estructuras tridimensionales (3D) para simular el ambiente fisiológico natural del corazón.​​​​ Estos scaffolds aportan unas condiciones más apropiadas para favorecer la organización y diferenciación de los cardiomiocitos así como también aumentar su viabilidad tras la implantación in vivo.​​​​​

Características de los tejidos cardíacos humanos artificiales

A un nivel intracelular, los tejidos cardíacos artificiales muestran varias características estructurales esenciales de los cardiomiocitos, incluyendo sarcómeros organizados, uniones tipo GAP y estructuras del retículo sarcoplasmático.​ Sin embargo, la distribución y organización de muchas de estas estructuras es característica de tejido cardíaco neonatal en lugar de tejido muscular cardíaco humano adulto. ​​​​ En los tejidos cardíacos artificiales también se expresan genes cardíacos clave (α-MHC, SERCA2a y ACTC1) en niveles similares a los detectados en el corazón adulto.​ De forma parecida a los tejidos cardíacos de modelos animales, ​​ Estos tejidos cardíacos artificiales laten espontáneamente ​ y poseen varias respuestas fisiológicas fundamentales del miocardio normal, tal como el mecanismo de Frank-Starling ​​ y la sensibilidad al calcio.​ Además, muestran respuestas dosis dependiente a ciertas drogas, tales como cambios en los potenciales de acción por bloqueantes de canales iónicos ​​ y la modulación de las propiedades contráctiles por agentes inotrópicos y lusitrópicos.​​

Aplicaciones experimentales y clínicas

Incluso con las tecnologías actuales, la estructura y función de los tejidos cardíacos artificiales humanos es más similar al miocardio fetal que al miocardio adulto.​​​​​​ Sin embargo, importantes avances han conseguido la generación de parches de tejidos cardíacos artificiales para reparación cardíaca en modelos animales ​​ y el uso de modelos in vitro para screening de fármacos.​​​ Los tejidos cardíacos artificiales humanos también pueden usarse para simular enfermedades cardiovasculares experimentalmente mediante manipulación genética (como la transferencia de genes mediada por adenovirus).​​ En modelos animales de infarto de miocardio, la inyección de tejidos cardíacos humanos artificiales en los corazones de ratas​ y ratones​ reduce el tamaño del infarto y mejora la función cardíaca y la contractilidad. Como prueba de concepto, se han implantado tejidos cardíacos artificiales en ratas tras un infarto de miocardio con efectos beneficiosos en la función ventricular izquierda.​ El uso de tejidos cardíacos artificiales humanos para el desarrollo de válvulas cardíacas artificiales está también siendo explorado para mejorar las actuales válvulas cardíacas en estudios animales.​ Aunque la tecnología de ingeniería tisular debe avanzar para superar las citadas limitaciones, los tejidos cardíacos artificiales humanos son una vía prometedora para el descubrimiento y screening experimental de fármacos, como modelos de enfermedades y para la reparación o regeneración del corazón humano.