El corazón humano comienza a formarse aproximadamente tres semanas después de la concepción. Esto coloca la fase temprana del desarrollo del corazón en un momento en que las mujeres a menudo aún no saben que están embarazadas. Esa es una de las razones por las que todavía tenemos poco conocimiento de muchos detalles de cómo se forma el corazón. Los hallazgos de los estudios en animales no son totalmente transferibles a los humanos. Un organoide desarrollado en TUM podría resultar útil para los investigadores.

Una bola de 35,000 células.

El equipo que trabaja con Alessandra Moretti, profesora de Medicina Regenerativa en Enfermedades Cardiovasculares, ha desarrollado un método para hacer una especie de "mini-corazón" utilizando células madre pluripotentes. Alrededor de 35,000 células se centrifugan en una esfera en una centrífuga. Durante un período de varias semanas, se agregan diferentes moléculas de señalización al cultivo celular bajo un protocolo fijo. “De esta manera, imitamos las vías de señalización del cuerpo que controlan el programa de desarrollo del corazón”, explica Alessandra Moretti. El grupo ha publicado ahora su trabajo en la revista Nature Biotechnology.

Primeros "epicardioides"

Los organoides resultantes tienen aproximadamente medio milímetro de diámetro. Aunque no bombean sangre, pueden ser estimulados eléctricamente y son capaces de contraerse como las cámaras del corazón humano. La profesora Moretti y su equipo son los primeros investigadores del mundo en crear con éxito un organoide que contiene tanto células del músculo cardíaco (cardiomiocitos) como células de la capa externa de la pared del corazón (epicardio). En la joven historia de los organoides del corazón, los primeros se describieron en 2021, los investigadores habían creado previamente solo organoides con cardiomiocitos y células de la capa interna de la pared del corazón (endocardio).

“Para comprender cómo se forma el corazón, las células del epicardio son decisivas”, dice la Dra. Anna Meier, primera autora del estudio. “Otros tipos de células en el corazón, por ejemplo, en los tejidos de conexión y los vasos sanguíneos, se forman a partir de estas células. El epicardio también juega un papel muy importante en la formación de las cavidades del corazón”. El equipo ha llamado apropiadamente a los nuevos organoides "epicardioides".

Nuevo tipo celular descubierto

Junto con el método para producir los organoides, el equipo ha informado de sus primeros nuevos descubrimientos. A través del análisis de células individuales, han determinado que las células precursoras de un tipo descubierto recientemente en ratones se forman alrededor del séptimo día del desarrollo del organoide. El epicardio se forma a partir de estas células. “Suponemos que estas células también existen en el cuerpo humano, aunque solo sea por unos días”, dice el profesor Moretti.

Estos conocimientos también pueden ofrecer pistas sobre por qué el corazón fetal puede repararse a sí mismo, una capacidad casi completamente ausente en el corazón de un ser humano adulto. Este conocimiento podría ayudar a encontrar nuevos métodos de tratamiento para ataques al corazón y otras condiciones.

Producción de “organoides personalizados”

El equipo también demostró que los organoides se pueden utilizar para investigar las enfermedades de pacientes individuales. Utilizando células madre pluripotentes de un paciente que padecía el síndrome de Noonan, los investigadores produjeron organoides que emulaban las características de la afección en una placa de Petri. En los próximos meses, el equipo planea usar organoides personalizados comparables para investigar otros defectos cardíacos congénitos.

Con la posibilidad de emular condiciones cardíacas en organoides, en el futuro se podrían probar fármacos directamente sobre ellos. “Es concebible que tales pruebas puedan reducir la necesidad de experimentos con animales al desarrollar fármacos”, dice Alessandra Moretti.

La investigación de organoides es un área de investigación clave en TUM

Los investigadores han registrado una patente internacional para el proceso de creación de organoides de corazón. El modelo epicardioide es uno de varios proyectos de organoides en TUM. En el Centro de Sistemas Organoides colaborarán grupos de trabajo de varios departamentos y cátedras. Llevarán a cabo investigaciones interdisciplinarias sobre los organoides del páncreas, el cerebro y el corazón con imágenes de última generación y análisis celular para estudiar la formación de órganos, el cáncer y las enfermedades neurodegenerativas y lograr el progreso de la medicina con sistemas 3D humanos.