Actualment, l’enginyeria de teixits cardíacs és una via molt prometedora en la cerca de noves teràpies cardiovasculars. Mitjançant aquesta tècnica, es podrien fabricar pedaços de miocardi que s’implanten a la zona afectada del cor del pacient per ajudar-lo a recuperar la seva funcionalitat. Aquest camp de recerca ha avançat a gran velocitat durant les últimes dues dècades i ha aconseguit cultivar cardiomiocits i cèl·lules endotelials amb èxit. Tot i això, la tècnica del cultiu en placa no permet recrear el miocardi amb tota la seva complexitat, especialment a nivell vascular, cosa que impedeix la seva viabilitat in vivo: sense una extensa xarxa microvascular que aporti prou sang i nutrients, el teixit no pot madurar correctament, acaba fent fibrosi i morint. Mitjançant altres tècniques com la bioimpressió 3D sí que es poden generar teixits més complexes, ja que amb la bioimpressora es pot controlar la disposició de diverses capes al llarg dels tres eixos espaials i utilitzar biomaterials diferents.
Ara, un equip de recerca del RegenBell ha generat per bioimpressió 3D un pedaç de teixit de miocardi que, per primer cop, pot créixer, madurar i sobreviure a llarg termini dins d’un hoste, en aquest cas un model animal. Fins ara, estudis similars havien aconseguit una supervivència del teixit de dues setmanes, però aquest després moria per manca de nutrients. Gràcies a la bioimpressió 3D, els investigadors han pogut posar capes de petits vasos sanguinis que han permès la correcta integració amb el sistema circulatori de l’hoste, garantint així la circulació de sang a tot el teixit implantat i la seva supervivència. “Hem pogut observar i enregistrar a través del microscopi com el pedaç de miocardi bategava correctament i com s’havien generat nous vasos sanguinis” explica Laura Casado, investigadora del RegenBell i coprimera autora d’aquest treball. Veure vídeo.
Havent obtingut aquests resultats tan positius en models animals, els investigadors confien que, en un futur no gaire llunyà, aquest pedaç de miocardi podria representar una nova teràpia per pacients amb problemes cardiovasculars. “Volem aplicar aquest pedaç de teixit cardíac a sobre de la zona del cor afectada perquè recuperi la funcionalitat i torni a bategar correctament” explica el Dr Ángel Raya, líder de l’estudi i coordinador del RegenBell, el programa de medicina regenerativa de l’IDIBELL. Respecte la seva aplicació clínica, el Dr Raya concreta que “Per poder portar aquesta teràpia al primer pacient, estimem que caldrien uns quatre anys més de recerca i la col·laboració amb altres centres de recerca. Hem sol·licitat un projecte europeu però no ens l’han concedit, per tant, haurem de buscar altres vies per tirar-ho endavant”.
La recepta perfecta: les biotintes i la tècnica d’impressió
Per fer teixit cardíac amb bioimpressió 3D cal aconseguir un bon protocol: igual que si féssim un pastís, cal trobar els ingredients i tècniques, és a dir, els components de les biotintes i com disposar-ne les capes, que donin una bona estructura i estabilitat al teixit. En aquest cas, els investigadors han descobert la millor fórmula per fabricar el pedaç de miocardi: posar tres capes de biotinta muscular entre dues capes de biotinta vascular i en una disposició concreta (veure esquema).
Per començar, han perfeccionat la recepta base de la biotinta, que consisteix en quatre ingredients bàsics: gelatina, fibrinogen, àcid hialurònic i mTG. La gelatina proporciona la consistència i plasticitat adequades, sent molt útil en bioimpressió. El fibrinogen i l’àcid hialurònic compleixen la mateixa funció que en la matriu extracel·lular: donen estructura, flexibilitat i suport a les cèl·lules. Per últim, la transglutaminasa microbiana, l’mTG, és un enzim que promou la creació d’enllaços entre capes de cèl·lules, fet essencial per l’estabilitat del teixit un cop implantat in vivo. A partir d’aquesta base, es poden generar les dues tintes per separat. Per una banda, a la biotinta muscular cal afegir els cardiomiocits, en aquest cas obtinguts a partir de cèl·lules mare pluripotents induïdes. Per aconseguir la biotinta vascular, s’utilitzaran microfragments vasculars provinents del teixit adipós del mateix hoste mitjançant liposucció.
El RegenBell: medicina regenerativa puntera gràcies al treball en equip
Aquest estudi és resultat de quatre anys de treball en equip per part del grup de potència de cèl·lules mare del RegenBell en col·laboració amb altres grups del mateix programa. Tots ells es mostren molt satisfets amb els resultats i recorden la importància de la recerca bàsica, és a dir, aquella que no té una aplicació directa, per poder trobar noves teràpies en un futur. “Sense tot el coneixement previ sobre el miocardi i la seva vascularització, ara la medicina regenerativa no hagués pogut aprofitar els avenços tecnològics com la bioimpressió 3D i la orientació clínica per trobar nous tractaments personalitzats. A més, estudis com aquest també ens ajuden a conèixer encara millor la biologia del teixit cardíac” explica el Dr Raya.
En aquest estudi, els cardiomiocits han estat obtinguts de cèl·lules mare pluripotents induïdes provinents del node IDIBELL del Banc Nacional de Línies Cel·lulars, però, de cara a la potencial aplicació en humans, es preveu que el pedaç de miocardi es pugui generar amb cèl·lules immunocompatibles i així evitar el possible rebuig immunitari. En aquest sentit, el grup de teràpia amb cèl·lules mare pluripotencials de l’IDIBELL està liderant l’HAPLO-iPS, un projecte europeu que pretén crear un banc de cèl·lules mare pluripotents induïdes immunocompatibles amb una gran part de la població que proporcionaran múltiples aplicacions biomèdiques.
L’Institut d’Investigació Biomèdica de Bellvitge (IDIBELL) és un centre de recerca creat el 2004 i especialitzat en càncer, neurociència, medicina translacional i medicina regenerativa. Compta amb un equip de més de 1.500 professionals que, des de 73 grups de recerca, publiquen més de 1.400 articles científics a l’any. L´IDIBELL està participat per l´Hospital Universitari de Bellvitge i l´Hospital de Viladecans de l´Institut Català de la Salut, l´Institut Català d´Oncologia, la Universitat de Barcelona i l´Ajuntament de L´Hospitalet de Llobregat.
IDIBELL és membre del Campus d´Excel·lència Internacional de la Universitat de Barcelona HUBc i forma part de la institució CERCA de la Generalitat de Catalunya. L’any 2009 es va convertir en un dels cinc primers centres de recerca espanyols acreditats com a institut de recerca sanitària per l’Institut de Salut Carlos III. A més, forma part del programa HR Excellence in Research de la Unió Europea i és membre d’EATRIS i REGIC. Des de l’any 2018, l’IDIBELL és un Centre Acreditat de la Fundació Científica AECC (FCAECC).