La exquisita coreografía del corazón humano en desarrollo

Corazón
GETTY - Archivo
Publicado 05/10/2018 8:18:31CET

   MADRID, 5 Oct. (EUROPA PRESS) -

   Al medir la actividad de los genes célula por célula, a través de decenas de miles de células madre humanas en desarrollo, científicos han dibujado una detallada imagen del desarrollo del corazón humano, y han descubierto pistas sobre la reparación del corazón.

   En un estudio publicado este miércoles en 'Cell Stem Cell', investigadores australianos informan sobre el estudio más profundo hasta la fecha sobre cómo se pueden convertir las células madre humanas en células cardiacas. El trabajo consistió en medir los cambios en la actividad de los genes en decenas de miles de células individuales a medida que avanzan a través de las etapas del desarrollo del corazón.

   El resultado de su trabajo es un recurso que puede ayudar a los científicos a encontrar formas de reparar el corazón en el futuro. Los hallazgos fueron descubiertos por investigadores del Instituto de Biociencia Molecular de la Universidad de Queensland, en Australia, y el Instituto de Investigación Médica Garvan, también en Australia.

   Como seres humanos, tenemos la capacidad de repararnos a nosotros mismos, pero hasta ahora esto solo se ha observado en tejidos concretos, como la piel, el hígado, el esqueleto y los músculos de las extremidades. A diferencia de esos tejidos, el corazón no tiene la capacidad de auto reparación después de un daño (como un ataque al corazón). Esta es una de las razones por las que la enfermedad cardiaca es la principal causa de muerte en todo el mundo.

   "El gran desafío, tal como lo vemos, es descubrir nuevos enfoques y nuevas perspectivas sobre las formas de ayudar al corazón a repararse", explica el director del estudio, el doctor Nathan Palpant, del Instituto de Biociencia Molecular de la Universidad de Queensland.

   "Pensamos que las respuestas a la reparación del corazón casi con certeza se basan en comprender el desarrollo del corazón. Si podemos familiarizarnos con la compleja coreografía de cómo se construye inicialmente el corazón, estaremos bien ubicados para encontrar nuevos enfoques para ayudarlo a reconstruirse después del daño", añade.

CREACIÓN DE UN 'CORAZÓN' A PARTIR DE CÉLULAS MADRE

   Para explorar el desarrollo del corazón humano, los investigadores decidieron imitar, en el laboratorio, cómo se desarrolla un corazón en el embrión. Comenzaron con células madre pluripotentes humanas derivadas de la piel (células madre pluripotentes inducidas) que son capaces de dar lugar a cualquier tipo de célula en el cuerpo. Usaron pistas de los hallazgos de la biología del desarrollo para guiar a las células, con el tiempo, hacia células del corazón (cardiomiocitos).

   Luego, los investigadores emplearon tecnología de vanguardia de secuenciación de ARN de una sola célula para catalogar cómo las células individuales cambiaron a medida que avanzaban de células madre a células cardiacas maduras. Específicamente, la secuenciación de una sola célula detecta los niveles de "lecturas" de ARN dentro de una célula en un momento dado. Cuantas más copias de una lectura de ARN (o transcripción), más activo es el gen a partir del cual se transcribe el ARN.

   Por lo tanto, para cada una de las 40.000 células cardiacas individuales, midieron la actividad de aproximadamente 17.000 genes, esto es esencialmente cada gen que está activo en el corazón. La investigación revela patrones de actividad génica asociados únicamente con el desarrollo de las células cardiacas, y al hacerlo, aumenta enormemente nuestra comprensión de cómo se construye el corazón.

   "El desarrollo del corazón es como una danza intrincada --dice el profesor Joseph Powell (Garvan), director del Centro Garvan-Weizmann para Genómica Celular y uno de los líderes de la investigación--. Cada célula pasa por su propia serie de cambios complejos y matizados. Todos son diferentes y los cambios en una célula afectan a la actividad de otras células. Al rastrear esos cambios en las diferentes etapas de desarrollo, podemos aprender cómo se controlan diferentes subtipos de células cardiacas y cómo funcionan juntas para construir el corazón".

DESCUBRIR EL 'INTERRUPTOR' QUE HACE QUE EL CORAZÓN CREZCA

   Utilizando esta nueva resolución de información sobre el desarrollo del corazón, el equipo descubrió que el gen conocido como HOPX es esencial para controlar cómo el corazón crece, un proceso conocido como hipertrofia. HOPX funciona como un interruptor que controla un punto de decisión crítico en el desarrollo del corazón: el cambio de las células del corazón que son "inmaduras" (y aún se están dividiendo), a las células del corazón que ya no se dividen, pero que son más grandes y más maduras.

   Este hallazgo ayudará a los investigadores a aprender más sobre los procesos que subyacen a la cardiopatía congénita (cuando el corazón no se desarrolla adecuadamente) y puede proporcionar una nueva estrategia para controlar la regeneración del corazón.

   Los hallazgos de HOPX también arrojan luz sobre las condiciones requeridas para alentar a las células madre a convertirse en células cardiacas maduras. Este nuevo conocimiento ayudará a los científicos a cultivar de manera precisa y fiable células cardiacas maduras en el laboratorio, lo cual beneficiará enormemente a la investigación futura sobre el desarrollo del corazón y las enfermedades.

Contador