Una pequeña estructura, del tamaño de una semilla de sésamo, se encuentra en una placa de laboratorio. Si miras de cerca, puedes ver que se mueve. Se contrae rítmicamente, con movimientos lo suficientemente fuertes como para ser vistos sin un microscopio. Esto no es una escena de una película de ciencia ficción. Es un corazón humano en miniatura y podría cambiar el futuro de la medicina.
Científicos de la Universidad Estatal de Michigan han diseñado con éxito estos organoides cardíacos tridimensionales. La iniciativa de investigación, que comenzó a refinar sus métodos en 2020, está dirigida por Aitor Aguirre, profesor asociado de ingeniería biomédica. Para construir estas estructuras, el grupo de investigación utiliza células madre humanas donadas. Estas células se transforman en los diversos tipos de células necesarias para construir tejido cardíaco. Los organoides resultantes son notables: se organizan en configuraciones similares a cámaras e incluso desarrollan redes vasculares integradas.
"Cuando miras uno de nuestros organoides cardíacos, estás mirando un corazón humano en miniatura", dijo Aguirre. Tiene cámaras, músculo y señales eléctricas que se mueven como lo hacen en las personas".
Este desarrollo es importante porque las enfermedades cardiovasculares son la principal causa de muerte en Estados Unidos. Históricamente, los investigadores han dependido de modelos de roedores para investigar estas enfermedades. Sin embargo, los corazones de ratón son diferentes de los corazones humanos. Estas diferencias biológicas han limitado el progreso médico.
Los científicos se dieron cuenta de que sus mini corazones podrían ayudar. Colin O'Hern, un médico-científico, dirigió un proyecto para incorporar células inmunes específicas llamadas macrófagos en las estructuras cardíacas. Una vez integradas las células inmunes, los investigadores expusieron los organoides a condiciones inflamatorias. Las células cardíacas comenzaron a mostrar contracciones irregulares, similares a las vistas en la fibrilación auricular humana.
"Cuando añadimos moléculas inflamatorias, las células del corazón comenzaron a latir de forma irregular", señaló O'Hern. Luego introdujimos un medicamento antiinflamatorio y el ritmo se normalizó parcialmente. Fue increíble ver eso suceder.
Estos resultados demuestran que los científicos ahora pueden probar agentes terapéuticos directamente en tejido humano. Para monitorear estas pruebas, los ingenieros han diseñado un sensor especializado sin contacto. Este nuevo dispositivo registra las fluctuaciones de presión microscópicas creadas cada vez que un organoide late.
La empresa de biotecnología Cytohub ha obtenido derechos de licencia exclusivos para avanzar en estas metodologías, con Aguirre como consultor científico. En última instancia, estos diminutos racimos de células ofrecen una visión sin precedentes de la biología humana.