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.^[2]​^[3]​^[4]​^[5]​ Las células madre pluripotentes inducidas se diferencian a cardiomiocitos durante su cultivo en un medio que contiene pequeñas moléculas (citoquinas, factores de crecimiento y transcripción).^[1]​^[6]​^[7]​ 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.^[1]​^[2]​^[3]​^[8]​ 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.^[1]​^[2]​^[3]​^[7]​^[8]​

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.^[1]​ 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.^[1]​^[3]​^[4]​^[8]​ 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.^[1]​ De forma parecida a los tejidos cardíacos de modelos animales,^[9]​^[10]​ estos tejidos cardíacos artificiales laten espontáneamente^[1]​ y poseen varias respuestas fisiológicas fundamentales del miocardio normal, como las descritas por la Ley de Frank-Starling^[1]​^[7]​ y la sensibilidad al calcio.^[1]​ Además, muestran respuestas dosis dependiente a ciertas drogas, tales como cambios en los potenciales de acción por bloqueantes de canales iónicos^[4]​^[11]​ y la modulación de las propiedades contráctiles por agentes inotrópicos y lusitrópicos.^[1]​^[7]​

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.^[1]​^[2]​^[3]​^[4]​^[5]​^[8]​ Sin embargo, importantes avances han conseguido la generación de parches de tejidos cardíacos artificiales para reparación cardíaca en modelos animales^[12]​^[13]​ y el uso de modelos in vitro para screening de fármacos.^[1]​^[3]​^[11]​ Los tejidos cardíacos artificiales humanos también pueden usarse para simular enfermedades cardiovasculares experimentalmente mediante manipulación genética (como la transferencia de genes mediada por adenovirus).^[1]​^[14]​ En modelos animales de infarto de miocardio, la inyección de tejidos cardíacos humanos artificiales en los corazones de ratas^[15]​ y ratones^[16]​ 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.^[17]​ 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.^[18]​ 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.