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Default @ July 12, 2012

Las células madre del paciente utilizan para hacer "la enfermedad cardíaca-on-a-chip '

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Científicos de Harvard han fusionado células madre y "órgano-on-a-chip 'tecnologías para crecer, por primera vez, el funcionamiento del tejido del corazón humano portador de una enfermedad cardiovascular heredada. La investigación parece ser un gran paso adelante para la medicina personalizada, ya que es la prueba de que un trozo de tejido que contiene trastorno genético específico de un paciente se puede replicar en el laboratorio trabajando.

Las células madre del paciente utilizan para hacer "la enfermedad cardíaca-on-a-chip '


Los investigadores utilizan la transfección de ARN modificado para corregir la disfunción genética en células madre del corazón derivados de pacientes con síndrome de Barth. La serie de imágenes muestran cómo la inserción de ARN modificado en las células enfermas hace que las células para producir versiones funcionales de la proteína TAZ (primera imagen: en verde) que se localizan correctamente en la mitocondria (segunda imagen: en rojo). Cuando las imágenes se combinan para demostrar esta localización, verde superpone con rojo, dando a la tercera imagen en color amarillo.

El Hospital de Wang Gang y William Pu / Boston Children: Crédito

El trabajo, publicado en la revista Nature Medicine, es el resultado de un esfuerzo de colaboración que reúne a científicos del Instituto de Células Madre de Harvard, el Instituto Wyss de inspiración biológica Ingeniería, Hospital de Niños de Boston, la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Harvard y la Escuela de Medicina de Harvard . Combina los "órganos-on-chips 'experiencia de Kevin Kit Parker, PhD, y células madre y conocimientos clínicos por William Pu, MD.

El uso de su enfoque interdisciplinario, los investigadores modelan el síndrome de Barth enfermedad cardiovascular, un raro trastorno cardíaco ligado al cromosoma X causado por la mutación de un solo gen llamado Tafazzin o TAZ. El trastorno, que es actualmente intratables, principalmente aparece en los varones, y se asocia con una serie de síntomas que afectan a la función cardíaca y músculo esquelético.

Los investigadores tomaron células de la piel de dos pacientes con síndrome de Barth, y manipularon las células para convertirse en células madre que llevan mutaciones TAZ de estos pacientes. En lugar de utilizar las células madre para generar células cardiacas individuales en un plato, las células fueron cultivadas en fichas alineadas con las proteínas de la matriz extracelular humanos que imitan su ambiente natural, engañando a las células a unirse juntos como lo harían si estaban formando un corazón humano enfermo . El tejido enfermo ingeniería contrajo muy débilmente, como sería el músculo del corazón se ve en pacientes con síndrome de Barth.

Los investigadores utilizan entonces de edición genoma - una técnica iniciada por el colaborador Harvard George Church, PhD - para mutar TAZ en las células normales, lo que confirma que esta mutación es suficiente para causar la contracción débil en la ingeniería tisular. Por otro lado, la entrega del producto gen TAZ al tejido enfermo en el laboratorio corrigió el defecto contráctil, creando la primera modelo basado en el tejido de la corrección de una enfermedad cardíaca genética.

"Usted no entiende realmente el significado de la mutación genética de una sola célula hasta que construir una gran parte de los órganos y ver cómo funciona o no funciona", dijo Parker, quien ha pasado más de una década trabajando en 'órganos-on tecnología -chips. "En el caso de las células cultivadas de pacientes con síndrome de Barth, vimos contracciones mucho más débiles y el conjunto del tejido irregular. Ser capaz de modelar la enfermedad a partir de una sola célula de todo el camino hasta el tejido del corazón, creo que eso es un gran avance. "

Además, los científicos descubrieron que la mutación TAZ funciona de tal manera para interrumpir la actividad normal de las mitocondrias, a menudo llamado las plantas de energía de la célula por su papel en la toma de energía. Sin embargo, la mutación no parece afectar a la oferta total de energía de las células. En lo que podría ser una función recientemente identificado por las mitocondrias, los investigadores describen un vínculo directo entre la función mitocondrial y la capacidad de una célula del corazón construirse a sí misma de una manera que permite que se contraiga.

"La mutación TAZ hace que las células del síndrome de Barth producen una cantidad excesiva de especies reactivas del oxígeno o ROS - un subproducto normal del metabolismo celular liberado por las mitocondrias - que no habían sido reconocidos como una parte importante de esta enfermedad", dijo Pu, a quién le importa para los pacientes con el trastorno.

"Hemos demostrado que, al menos en el laboratorio, si apagues la excesiva producción de ROS a continuación, puede restaurar la función contráctil," agregó Pu. "Ahora, si eso se puede conseguir en un modelo animal o un paciente es una historia diferente, pero si que se podría hacer, sería sugerir un nuevo ángulo terapéutica".

Su equipo está ahora tratando de traducir este descubrimiento por hacer terapia ROS y la terapia de reemplazo de genes en modelos animales del síndrome de Barth para ver si algo podría potencialmente ayudar a los pacientes humanos. Al mismo tiempo, los científicos están utilizando su 'corazón enfermedad-on-a-chip "humano como plataforma de pruebas para drogas que son potencialmente bajo juicio o ya aprobados que podrían ser útiles para tratar el trastorno.

"Tratamos de enhebrar agujas múltiples a la vez y sin duda valió la pena," dijo Parker. "Siento que la tecnología que tenemos industria armamentística y los investigadores universitarios con las herramientas que necesitan para ir después de esta enfermedad".

Tanto Parker y Pu, quien primero habló de colaborar en una conferencia de Estocolmo de 2012, dan crédito a su asociación y consiliencia científica para el éxito de esta investigación. Parker afirmó que los "órganos-on-chips 'tecnología que ha sido el buque insignia de su laboratorio sólo trabajaban tan rápido y bien, debido a la alta calidad de las células cardíacas derivadas del paciente de Pu.

"Cuando llegamos por primera vez esas células hacia abajo en el chip, Megan, uno de los conjuntos primeros autores, me envió un mensaje" esto está funcionando, '", recordó. "Nosotros pensamos que tendríamos una lucha mucho más difícil."

"Cuando me preguntan lo que es único acerca de estar en Harvard, siempre traigo a colación esta historia", dijo Pu. "El conjunto diverso de personas y la tecnología de última generación disponibles en Harvard duda hizo posible este estudio."