Un sistema desarrollado por investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y del Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona (CMR[B]) es capaz de producir en el laboratorio tejidos que simulan el comportamiento del corazón humano. Los tejidos producidos por este sistema de bioingeniería podrían servir para pre-evaluar la toxicidad de medicamentos en el corazón sin necesidad de usar modelos animales.

Las enfermedades cardiovasculares suponen actualmente una de las primeras causas de muerte a nivel mundial. Sin embargo, los factores que motivan o acentúan estas enfermedades se esconden, en ocasiones, tras elementos poco conocidos. Entre otras causas, los medicamentos que son útiles para curar o paliar determinadas enfermedades pueden, al mismo tiempo, presentar efectos secundarios sobre otros órganos como el corazón, lo que los expertos conocen como cardiotoxicidad.

Por ello es necesario disponer de modelos de laboratorio que ayuden a comprender mejor la fisiología del corazón y así poder evaluar la cardiotoxicidad de los fármacos, con el fin de desarrollar nuevos medicamentos o terapias como, por ejemplo, la medicina regenerativa. Sin embargo, la producción en el laboratorio de tejidos capaces de comportarse de manera similar al corazón humano sigue suponiendo un reto.

En este sentido, este equipo de investigación, que ha publicado un artículo en la revista Stem Cell Reports, ha creado un nuevo sistema de bioingeniería que podría suponer un importante avance en este campo. Se trata de una plataforma, llamada CardioSlice, capaz de producir tejidos cardíacos con propiedades muy especiales, a partir de células madre pluripotentes humanas (PSC) y de matrices tridimensionales.

Los tejidos artificiales que se obtienen con CardioSlice son capaces de latir de forma autónoma, producen una señal eléctrica similar a un electrocardiograma y responden a fármacos del modo que lo hace un corazón humano. Para ello, los científicos e ingenieros en IBEC y CMR[B] han diseñado y construido una cadena en paralelo de biorreactores que permiten la estimulación, observación y estudio in situ de la electrofisiología del tejido resultante, así como del impacto de factores externos como, por ejemplo, medicamentos con efectos cardiotóxicos.

Una minifábrica

En palabras de Elena Martínez, investigadora principal en el IBEC y profesora en la Universidad de Barcelona (UB): “CardioSlice es como una minifábrica de tejidos que nos podría ayudar a discernir qué medicamentos pueden dañar a nuestro corazón”.

“El análisis avanzado de la señal electrofisiológica de CardioSlice permite cuantificar cambios en el ECG debidos al efecto de un fármaco, identificando cambios en el ritmo cardíaco, aparición de QRS ectópicos o prolongación del intervalo QT”, explica Raimon Jané, investigador principal del grupo de Procesos e Interpretación de Señales Biomédicas del IBEC y profesor en la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC).