Bioimplantes con vesículas extracelulares de células madre para controlar y favorecer la reparación del músculo cardiaco después de un infarto

IGTP | lunes, 29 de marzo de 2021

Investigadores del CIBERCV, del grupo de investigación ICREC en enfermedades cardiovasculares, en el Instituto de Investigación Germans Trias i Pujol (IGTP), liderado por Antoni Bayés-Genís, tiene un ensayo clínico en marcha para reparar el corazón con un bioimplante que contiene células madre (PeriCord), licenciado en 2018 por la Agencia Española de Medicamentos y Productos Sanitarios (AEMPS). El grupo continúa buscando los mecanismos por los cuales las células madre pueden ayudar a restaurar el músculo dañado del corazón. Acaban de publicar un estudio en Bioactive Materials sobre un paso más en el perfeccionamiento de su diseño de ingeniería de tejidos, en qué demuestran que se puede inducir la regeneración del músculo cardiaco con la aplicación de vesículas extracelulares (EV, por las siglas en inglés) en un bioimplante, sin añadir células.

"El músculo cardiaco es dañado en un infarto de miocardio (ataque al corazón)", explica Marta Monguió-Tortajada, primera autora del artículo. "Las células inmunes que van a limpiar el tejido lesionado son necesarias al principio, pero también pueden causar una inflamación controlada y daños adicionales", añade. Cuando la cicatriz que queda en el corazón cubre un área muy grande, el corazón no puede latir correctamente. Entonces, el paciente puede terminar sufriendo insuficiencia cardiaca, una afección crónica para la cual solo hay un tratamiento que permita restablecer totalmente la función cardiaca: el trasplante de corazón. Es una operación traumática y, además, con el aumento actual de casos de enfermedades cardiacas, es difícil conseguir donaciones con corazones saludables. "Una opción mucho mejor es el uso de terapias avanzadas para que el paciente sea capaz de regenerar su propio tejido cardiaco", apunta Santiago Roura, investigador del CIBERCV y coautor del estudio, "pero esto implica una comprensión profunda y detallada de todos los procesos implicados, que es donde estamos focalizando nuestro trabajo".

El grupo ya había constatado como las células madre introducidas en un bioimplante pueden reducir la respuesta inmune perjudicial. "Una de las cuestiones importantes con esta tecnología es que, hasta ahora, hemos observado muy pocas células que se muevan del implante hacia el tejido muscular del huésped", explica Cristina Prat-Vidal, también autora del artículo y que lidera el proyecto PeriCord. "Esto nos podría indicar que las células madre pueden promover la reparación de tejidos a través de mecanismos alternativos, como las vesículas extracelulares", añade.

Ahora, trabajando conjuntamente con el grupo de investigación REMAR-IVECAT, también en l IGTP, liderado por Francesc E. Borràs, los investigadores han separado las vesículas extracelulares, pequeñas partículas que produce cada célula, que transportan muchas substancias que las células utilizan para comunicarse entre ellas. "Hemos utilizado una tecnología llamada cromatografía de exclusión por tamaño (SEC) para purificar estas EV y las hemos introducido en una matriz hecha de material estructural biológico, habiendo eliminado todas las células que había previamente", detalla Monguió-Tortajada. En el laboratorio, el grupo ha observado como las EVs actúan en dos sentidos: paran la inflamación y, además, reclutan las células capaces de reparar el músculo del corazón y potenciar el crecimiento de vasos sanguíneos, vital para que el músculo del corazón pueda funcionar correctamente.

Después, han aplicado estos bioimplantes en tejido dañado en un modelo porcino, un procedimiento realizado por Carolina Gálvez-Montón. Las matrices de han integrado con éxito con el tejido cardiaco y se ha visto que las EVs se desplazan correctamente en el tejido dañado, donde han incrementado el crecimiento de células formando vasos sanguíneos, y han reducido la entrada de células inmunes que pueden causar más daños.

"Es un resultado muy alentador", valora Monguió-Tortajada. "Todavía debemos ver si induce algún beneficio en la función cardiaca, por lo que nos es muy útil el modelo de cerdo, pero sería un posible tratamiento para el infarto que no introduce células externas al corazón, evitando riesgos de rechazo al tratamiento. La implantación de EVs de células madre aprovecha un sistema de señalización de las propias células del cuerpo para calmar el sistema inmune y reducir la inflamación, a la vez que hace un llamamiento a las células que pueden reparar el músculo cardiaco y favorecer el rebrote de los vasos sanguíneos. Además, este enfoque nos permite controlar la posición y dosificación de las EVs con mucha precisión para proporcionar un entorno altamente controlado por la regeneración del tejido del corazón".

El estudio ha sido posible gracias a la colaboración con el grupo de la doctora Anna Rosell en el Vall d'Hebron Instituto de Investigación (VHIR) y el grupo del doctor Miguel Ángel Ramírez en el Instituto Nacional de Investigación en Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA, Madrid).

Este trabajo lo ha financiado la Fundació La Marató de TV3, el Instituto de Salud Carlos III del Ministerio de Salud, y el Ministerio de Economía y Competitividad (MCINN) y los Fondos de Desarrollo Regional de la Comisión Europea. Tanto ICREC como REMAR-IVECAT son grupos consolidados con financiación de la Agencia de Gestión de Ayudas Universitarias y de Investigación (AGAUR) de la Generalitat de Catalunya, que también proporcionó una beca PERIS. ICREC forma parte de las redes CIBER Cardiovascular y Spanish Cell Therapy (TerCel).

Artículo de referencia:

Local administration of porcine immunomodulatory, chemotactic and angiogenic extracellular vesicles using engineered cardiac scaffolds for myocardial infarction Monguió-Tortajada et al. Bioactive Materials, Volume 6, Issue 10, October 2021, Pages 3314-3327 doi:10.1016/j.bioactmat.2021.02.026