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Three months after a heart attack, a monkey's heart was beating with the help of cells that began as ordinary blood cells in a laboratory dish. At Hanover Medical School, Ulrich Martin and Robert Zweigerdt have spent more than 20 years trying to repair damaged hearts with cells. Their latest study, published in Nature Communications, reports that the treatment improved heart function after three months in animals.
Tres meses después de un infarto, el corazón de un mono latía gracias a células que habían comenzado como células sanguíneas comunes en una placa de laboratorio. En la Escuela de Medicina de Hannover, Ulrich Martin y Robert Zweigerdt llevan más de 20 años intentando reparar corazones dañados con células. Su último estudio, publicado en Nature Communications, indica que el tratamiento mejoró la función cardíaca tras tres meses en los animales.
When a heart attack strikes, the part of the heart muscle that loses its oxygen supply dies, and scar tissue takes its place. The damage can lead to chronic heart failure. The Hanover team does not inject single cells. It injects small clusters of human heart muscle cells, produced in bioreactors from induced pluripotent stem cells, which are adult cells, such as blood cells, reprogrammed to become almost any cell type. The clusters form spherical aggregates, and the team expects more of them to stay in the heart and integrate into the muscle than would be the case with single cells.
Cuando sobreviene un infarto, la parte del músculo cardíaco que pierde su suministro de oxígeno muere, y en su lugar se forma tejido cicatricial. El daño puede derivar en insuficiencia cardíaca crónica. El equipo de Hannover no inyecta células sueltas, sino pequeños agregados de células musculares cardíacas humanas, producidos en biorreactores a partir de células madre pluripotentes inducidas, es decir, células adultas, como las sanguíneas, reprogramadas para convertirse en casi cualquier tipo celular. Los agregados forman conglomerados esféricos, y el equipo espera que más de ellos permanezcan en el corazón e se integren en el músculo que si se inyectaran células individuales.
The experiments were run with the German Primate Centre in Göttingen, on Javanese macaques in which a heart attack had been induced. Mice were not suitable, because their hearts are much smaller and beat much faster than human hearts. Pigs have hearts closer to ours in size, but their immune systems reject human cells. In monkeys, the human cells grew and survived with appropriate immunosuppressive medication. After three months, extensive new human cardiac muscle fibers had formed. The transplant caused temporary cardiac arrhythmias, but its effect on heart function was positive over time.
Los experimentos se realizaron con el Centro Alemán de Primates de Gotinga, en macacos de Java a los que se había provocado un infarto. Los ratones no eran adecuados, porque sus corazones son mucho más pequeños y laten mucho más rápido que los humanos. Los cerdos tienen corazones de tamaño más parecido al nuestro, pero sus sistemas inmunitarios rechazan las células humanas. En los monos, las células humanas crecieron y sobrevivieron con la medicación inmunosupresora adecuada. Tras tres meses, se habían formado extensas nuevas fibras del músculo cardíaco humano. El trasplante provocó arritmias cardíacas temporales, pero su efecto sobre la función cardíaca fue positivo con el paso del tiempo.
The team tested clusters from two iPSC lines, and only those from one of them improved heart function, although both produced grafts of similar size. Zweigerdt suggests that the contraction of the cells in culture is linked to their potential to help the heart, so the contractile force of the clusters should be checked before transplantation. The study does not yet allow conclusions about people, and Zweigerdt says so directly: human cells have their own human heart rate.
El equipo probó agregados procedentes de dos líneas de células madre pluripotentes inducidas, y solo los de una de ellas mejoraron la función cardíaca, aunque ambas produjeron injertos de tamaño similar. Zweigerdt sugiere que la contracción de las células en cultivo está relacionada con su potencial para ayudar al corazón, por lo que la fuerza contráctil de los agregados debería comprobarse antes del trasplante. El estudio todavía no permite extraer conclusiones sobre las personas, y Zweigerdt lo dice sin rodeos: las células humanas tienen su propio ritmo cardíaco humano.
For patients, the change would come from the cell source. Current clinical trials worldwide use donor cells, which means immunosuppression for the rest of the patient's life. The Hanover team aims instead to make clusters from each patient's own blood cells, which would avoid that medication and could, in Martin's view, widen acceptance among younger patients, although the approach costs more. The HEAL research project is working to refine the production and delivery of the clusters for human use. The team has not announced a date for human trials, and Martin is clear about the limits: living cells cannot fully heal a heart that is already badly damaged, but they may improve its function.
Para los pacientes, el cambio vendría de la fuente de las células. Los ensayos clínicos actuales en todo el mundo utilizan células de donantes, lo que implica tomar inmunosupresores durante el resto de la vida del paciente. El equipo de Hannover pretende, en cambio, fabricar agregados a partir de las células sanguíneas de cada paciente, lo que evitaría esa medicación y podría, según la opinión de Martin, ampliar la aceptación entre los pacientes más jóvenes, aunque el enfoque resulta más caro. El proyecto de investigación HEAL trabaja para perfeccionar la producción y la administración de los agregados para su uso en humanos. El equipo no ha anunciado una fecha para los ensayos en personas, y Martin es claro en cuanto a los límites: las células vivas no pueden curar por completo un corazón ya muy dañado, pero sí pueden mejorar su función.