Un solo gen convierte las células cardíacas en marcapasos biológicos

Dando vida a una búsqueda de una década para encontrar una forma biológica de corregir latidos cardíacos erráticos y fallidos, un equipo en los EE. UU. Ha logrado convertir células cardíacas comunes en células marcapasos mediante la inserción de un solo gen.
En un documento publicado en línea antes de imprimir en Biotecnología de la naturaleza el 16 de diciembre, los investigadores del Cedars-Sinai Heart Institute en Los Ángeles, California, describen cómo usaron un virus para inyectar un solo gen (Tbx18) en las células del músculo cardíaco para reprogramarlas y convertirlas en réplicas exactas de células marcapasos altamente especializadas. .
La autora principal Hee Cheol Cho, científica investigadora del Heart Institute, dice en un comunicado:
"A pesar de que nosotros y otros creamos marcapasos biológicos primitivos antes, este estudio es el primero en mostrar que un solo gen puede dirigir la conversión de las células del músculo cardíaco a células genuinas de marcapasos".
"Las nuevas células generaron impulsos eléctricos espontáneamente y fueron indistinguibles de las células de marcapasos nativas", agrega.

Células marcapasos

El corazón es un instrumento finamente sintonizado que bombea sangre alrededor del cuerpo en un ritmo o ritmo regulados. Las células marcapasos o nodo sinoauricular (SAN) son células especializadas que generan y envían pulsos eléctricos altamente ordenados a las células del músculo cardíaco para que se contraigan rítmicamente.
La señal eléctrica que producen se conoce como ritmo sinusal y se puede registrar con un electrocardiograma (ECG).
El corazón contiene 10 mil millones de células, pero menos de 10,000 de estas son células de marcapasos.
Un ritmo sinusal correcto y saludable asegura que las dos cavidades superiores y las dos inferiores del corazón se contraen en el momento preciso para garantizar que la sangre se bombea sin problemas, enviando sangre rica en oxígeno al cuerpo y devolviendo la sangre muerta de oxígeno para reponerla en los pulmones.
El ritmo sinusal comienza en el nódulo sinoauricular (SAN) de la cámara superior derecha del corazón, donde las células del marcapasos están agrupadas.
Cuando las células del marcapasos funcionan mal, el corazón bombea de forma errática y, a menudo, la única opción para sobrevivir es tener un marcapasos electrónico instalado, pero esto solo puede hacerse realísticamente para pacientes lo suficientemente sanos como para someterse a una cirugía.

De la célula cardíaca a la célula marcapasos con un solo gen

Los investigadores de Cedars-Sinai usaron un virus diseñado para insertar un solo gen, el gen Tbx18, en cardiomiocitos (células del músculo cardíaco) para convertirlos en células marcapasos.
Tbx18 juega un papel importante en el desarrollo de células marcapasos en el embrión.
Una reprogramada, las células del marcapasos creadas recientemente, llamadas "células SAN inducidas" o células iSAN, tenían todas las características de los marcapasos nativos y mantenían sus características similares a las de SAN incluso después de que los efectos del gen Tbx18 habían desaparecido.
El equipo probó las características tanto en cultivos celulares (in vitro), y en conejillos de Indias vivos (en vivo).

Por qué este estudio es diferente

Estudios previos han logrado fabricar células marcapasos a partir de células del músculo cardíaco y han producido células marcapasos que pueden latir por sí mismas. Pero las células modificadas estaban más cerca de las células del músculo cardíaco que las células de marcapasos nativas.
Otros han intentado usar células madre embrionarias para fabricar células marcapasos. Pero este enfoque conlleva el riesgo de generar células cancerosas: un riesgo persistente de usar células madre embrionarias.
Cho y sus colegas parecen haber evitado estos obstáculos con asombrosa sencillez: al insertar un solo gen directamente en las células del músculo cardíaco, han producido células marcapasos que se parecen mucho a las nativas y están libres del riesgo de cáncer.

10 años de trabajo: aún no terminado

El estudio es la "culminación de 10 años de trabajo en nuestro laboratorio para construir un marcapasos biológico como alternativa a los dispositivos de estimulación electrónica", dice el coautor Eduardo Marbán, director del Instituto Cedars-Sinai Heart y Mark S. Siegel Family Professor .
Marbán también es un pionero en la investigación de células madre cardíacas y, a principios de 2012, él y su equipo publicaron los resultados de un ensayo clínico en el que repararon el daño del ataque cardíaco utilizando células madre propias de los pacientes para regenerar el músculo cardíaco saludable.
Los investigadores sugieren si más estudios confirman su enfoque, entonces podría desarrollarse una terapia mediante la cual se inyecta Tbx18 de manera directa en el corazón de un paciente o haciendo células de marcapasos en el laboratorio y luego trasplantándolas en el corazón del paciente.
Sin embargo, la terapia basada en este método todavía está muy lejos, ya que también se requerirán más estudios para probar la seguridad y la eficacia antes de que se puedan considerar los ensayos clínicos en humanos.
Recientemente, la Asociación Estadounidense del Corazón otorgó a Cho su prestigioso premio de joven investigador, el Premio de Investigación Básica Louis N. y Arnold M. Katz, por su trabajo en tecnología de marcapasos biológicos.
Fondos del Centro de Células Madre del Consejo de Gobernadores de Cedars-Sinai, la Heart Rhythm Society, la Heart and Stroke Foundation de Canadá, la American Heart Association, el National Heart, Lung and Blood Institute y la Mark S. Siegel Family Professorship. ayudó a financiar el estudio.
Escrito por Catharine Paddock PhD