CardioBoost

Bioingeniería de células satélite de músculo esquelético como nueva estrategia de diferenciación a cardiomiocitos y regeneración cardiaca.

Referencia: S2022/BMD-7245

Proyecto financiado por Ayudas para la realización de programas de actividades entre grupos de investigación de la Comunidad de Madrid en Biomedicina (2022)

La insuficiencia cardiaca (IC) es una epidemia mundial que representa una gran carga para la sociedad en términos de muertes, comorbilidades y sostenibilidad económica.

 El infarto agudo de miocardio (IAM), provoca isquemia aguda y pérdida de tejido miocárdico, que progresa frecuentemente a IC crónica, debido a la baja respuesta regenerativa del corazónhumano. Además, la disfunción o la pérdida progresiva de cardiomiocitos (CMs) provocada por la hipertensión, el síndrome metabólico y el envejecimiento, también pueden provocar IC no isquémica, lo que supone un peso sociosanitario cada vez mayor. Nuevas terapias destinadas a regenerar el miocardio han sido objeto reciente de una intensa investigación básica y clínica, desafortunadamente con resultados no satisfactorios. Los intentos de obtener nuevos CMs a partir de células madre cardíacas no han tenido éxito hasta ahora, mientras que el uso de CMs derivados de células madre pluripotentes es problemático debido a la alogenia y las propiedades proarrítmogénicas de las células implantadas.

Durante el desarrollo embrionario, el miocardio del ventrículo derecho (RV) y los músculosesqueléticos masticatorios derivan de un grupo común de progenitores  mesodérmicos.

A diferencia del miocardio, el músculo esquelético contiene células madre llamadas células satélite (CSs), que pueden regenerar el músculo lesionado. Resultados anteriores han demostrado que las CSs del músculo de la mandíbula, pero no las CSs de otros músculos esqueléticos, pueden redirigirse in vitro a hacia CMs al exponerlos a un entorno de señalización cardiogénico.

Este proyecto evaluará si las CSs de los músculos masticatorios sepueden redirigir eficientemente hacia CMs funcionales mediante la combinación de enfoques in vitro, incluyendo la modulación de la vía de hipoxia y el control de la actividad de la telomerasa, así como el uso de biomateriales que imitan la matriz extracelular (ECM) y el entorno de señalización cardiogénico.

Además, exploraremos la relevancia traslacional de esta aproximación mediante el trasplante de los CMs derivados de CSs aislados o integrados en tejidos cardiacos creados mediante bioingeniería (EHTs) en corazones de ratón infartados.

Objetivos generales
del Proyecto CardioBoost

Objetivo Uno
Redirigir las células satélite de los músculos mandibulares al linaje cardiogénico. Aislaremos CSs del músculo de la mandíbula de ratón y optimizaremos los protocolos de cultivo para su diferenciación hacia linaje de CM.
Objetivo Dos
Integración de CMs derivados de CSs en EHTs in vitro. Se ensamblarán las celulas con biomateriales para expandir y diferenciar CMs derivados de CSs.
Objetivo Tres
Fenotipar en detalle los CMs diferenciados. Como paso previo al trasplante, realizaremos la caracterización morfológica, molecular, electrofisiológica y mecánica de los CMs obtenidos.
Objetivo Cuatro
Probar la capacidad regenerativa de los CMs/EHT diferenciados, ransplantanto los CMs derivados de CSs y EHTs y evaluando su efecto en regeneración cardiaca.

Resultados previstos

Esperamos ofrecer nuevos protocolos de cultivo y formulaciones de biomateriales para la generación autóloga de CMs/EHTs capaces de injertarse en el corazón de ratón lesionado y producir un beneficio funcional, evitando la insuficiencia cardíaca.

Impacto potencial

Dado que las CSs de los músculos de la mandíbula se pueden obtener a través de una biopsia mínimamente invasiva, seía posible generar CMs autólogos sin manipulación genética. Dichas células podrían expandirse y diferenciarse ex vivo y/o diferenciarse in vivo tras trasplante cardiaco heterotípico y autólogo en pacientes

Grupos

Conozca los grupos que intervienen en el proyecto CardioBoost

Resultados Científicos

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