Revolucionando a Pesquisa do Coração com Microtecidos
Pequenos tecidos cardíacos estão mudando os testes de medicamentos e estudos de doenças.
Tessa de Korte, Benjamin B. Johnson, Georgios Kosmidis, Benoit Samson-Couterie, Mervyn P. H. Mol, Ruben W. J. van Helden, Louise François, Viviana Meraviglia, Loukia Yiangou, Tom Kuipers, Hailiang Mei, Milena Bellin, Stefan R. Braam, Shushant Jain, Christine L. Mummery, Richard P. Davis
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Índice
- A Ascensão das Células-tronco Pluripotentes Induzidas Humanas
- A Maturidade Importa: A Necessidade de Células Semelhantes a Adultos
- Aumentando a Escala: Automação e Eficiência
- Estudando Doenças Cardíacas com cMTs
- O Experimento: O Que Foi Feito
- Os Resultados Chegaram: Triagem de Medicamentos Bem-Sucedida
- Os Benefícios da Automação
- Os Prós e Contras dos Microtecidos na Descoberta de Medicamentos
- Conclusão: O Futuro Parece Brilhante
- Principais Conclusões
- Fonte original
Microtecidos cardíacos (CMTS) são pequenos agrupamentos de células do coração, feitos especialmente de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs). Essas células são especiais porque podem se transformar em qualquer tipo de célula do corpo, o que as torna super úteis para a pesquisa científica. Nos últimos anos, esses mini tecidos cardíacos se tornaram muito importantes para testar novos medicamentos e entender doenças do coração. Por que usar cMTs, você pergunta? Bem, eles ajudam os cientistas a ver como os remédios podem afetar o coração sem precisar testar em pessoas de verdade primeiro.
A Ascensão das Células-tronco Pluripotentes Induzidas Humanas
Para entender a importância dos cMTs, precisamos primeiro olhar para as células-tronco pluripotentes induzidas humanas (HiPSCs). Essas são células normais que foram “reprogramadas” para agir como células-tronco. Pense nelas como um canivete suíço de células; elas podem eventualmente se transformar em qualquer tipo de célula, incluindo células do coração. Isso levou ao seu uso na descoberta de medicamentos, servindo como uma alternativa mais ética aos testes em animais. Órgãos reguladores como a FDA até deram um sinal verde para essas células testarem a segurança dos medicamentos.
A Maturidade Importa: A Necessidade de Células Semelhantes a Adultos
Embora hiPSCs sejam ótimas, elas muitas vezes se comportam mais como células cardíacas imaturas encontradas em fetos do que como células adultas totalmente maduras. Por que isso é um problema? Bem, se estamos tentando entender como corações adultos respondem a medicamentos, ter células que agem como bebês pode não nos dar os melhores resultados. Desenvolvimentos recentes em modelos cardíacos 3D ajudaram a criar células cardíacas mais maduras a partir de hiPSCs, mas não é hora de comemorar ainda. Esses modelos podem exigir muita expertise, equipamentos específicos e podem ser tão caros quanto um jantar chique.
Automação e Eficiência
Aumentando a Escala:A boa notícia é que os pesquisadores encontraram maneiras de produzir esses cMTs de maneira mais econômica e escalável. Usando técnicas que não exigem configurações complexas, os cientistas podem fazer lotes desses pequenos tecidos cardíacos sem gastar uma fortuna. E melhor ainda, os pesquisadores estão explorando robôs para agilizar o processo. Imagine um robô fazendo todo o trabalho pesado-nada de labuta até tarde da noite.
Estudando Doenças Cardíacas com cMTs
Uma das doenças que os pesquisadores estão particularmente interessados é a taquicardia ventricular polimórfica catecolaminérgica (CPVT1). Esse nome complicado se refere a uma condição genética que pode fazer o coração bater irregularmente, o que não é exatamente bom para ninguém. Usando cMTs feitos de pacientes afetados por CPVT1, os cientistas podem estudar como essa condição afeta a função cardíaca e ver como diferentes drogas podem ajudar.
O Experimento: O Que Foi Feito
Em uma série recente de estudos, os pesquisadores criaram microtecidos cardíacos a partir de vários tipos de células do coração. Esses mini modelos foram usados para testar quão bem podiam replicar os sintomas de doenças cardíacas e responder a vários medicamentos. Alguns cMTs foram projetados para carregar a mutação CPVT1. Isso permitiu que os pesquisadores observassem com precisão as arritmias-batimentos cardíacos irregulares-que essas células produziram.
Os Resultados Chegaram: Triagem de Medicamentos Bem-Sucedida
Ao realizar vários testes, os cientistas conseguiram ver como os microtecidos responderam a certos medicamentos. Eles encontraram alguns compostos que podiam “salvar” as células do coração das arritmias causadas por CPVT1. Entre os medicamentos que se destacaram estava o flecainide, um remédio usado anteriormente para tratar arritmias em pacientes.
Os Benefícios da Automação
Uma das grandes inovações dessa pesquisa foi o uso da automação para criar e analisar cMTs de forma mais eficiente. Ao empregar robôs avançados para manuseio de líquidos, os pesquisadores podiam produzir cMTs rapidamente e com qualidade consistente. Imagine um robô preparando lotes de pequenas células cardíacas enquanto os cientistas tomam café e anotam-é como um filme de ficção científica futurista ganhando vida!
Os Prós e Contras dos Microtecidos na Descoberta de Medicamentos
Enquanto cMTs oferecem muitas vantagens, como serem mais representativos dos tecidos cardíacos reais do que outros modelos, ainda vêm com limitações. Pesquisadores às vezes enfrentam desafios ao tentar imitar todos os aspectos de um coração humano, especialmente em relação às respostas a medicamentos.
Conclusão: O Futuro Parece Brilhante
A pesquisa sobre microtecidos cardíacos está abrindo caminho para melhores métodos de teste de medicamentos, especialmente para condições cardíacas como CPVT1. Graças à ciência moderna e um pouco de robótica, o futuro da descoberta de medicamentos parece promissor. Então, da próxima vez que você ouvir sobre um novo medicamento para o coração, lembre-se dos pequenos heróis trabalhando silenciosamente no laboratório-nossos amigáveis microtecidos cardíacos!
Principais Conclusões
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Microtecidos Cardíacos (cMTs): Mini tecidos cardíacos derivados de hiPSCs que ajudam pesquisadores a testar medicamentos e estudar doenças cardíacas.
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hiPSCs: Células especiais que podem se tornar qualquer tipo de célula no corpo, tornando-as inestimáveis para a pesquisa.
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A Maturidade Importa: Desenvolver células semelhantes a adultas é crucial para testes de medicamentos precisos.
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Automação: Robôs estão sendo usados para agilizar a produção de cMTs, tornando o processo mais rápido e eficiente.
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Estudando CPVT1: Esses cMTs são usados para entender melhor e tratar arritmias associadas à condição genética CPVT1.
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Triagem de Medicamentos: Testes bem-sucedidos mostraram que alguns medicamentos podem resgatar efetivamente cMTs de comportamento aritmético, o que é promissor para o tratamento de pacientes.
Com mais desenvolvimento e otimização, esses modelos cardíacos podem em breve se tornar um padrão em laboratórios e hospitais ao redor do mundo, melhorando a vida de muitos que sofrem de doenças cardíacas.
Título: Industrialization of three-dimensional hiPSC-cardiac microtissues for high-throughput cardiac safety and drug discovery screening
Resumo: Current cardiac cell models for drug screening often face a trade-off between cellular maturity and achieving high throughput. While three-dimensional human induced pluripotent stem cell-based heart models typically exhibit more adult-like features, their application is hindered by the need for large cell numbers or complex equipment. Here, we developed cost-effective methods to scale up production of three-dimensional cardiac microtissues (cMTs) containing three cardiac cell types, and assess calcium transients and action potential metrics for high-throughput screening (HTS). Automating the procedure revealed reproducible drug responsiveness and predictive accuracy in a reference compound screen. Furthermore, an arrhythmic phenotype was reliably triggered in cMTs containing cardiomyocytes with a RYR2 mutation. A screen of FDA-approved drugs identified 17 drugs that rescued the arrhythmic phenotype. Our findings underscore the scalability of cMTs and their utility in disease modelling and HTS. The advanced "technology-readiness-level" of cMTs supports their regulatory uptake and acceptance within the pharmaceutical industry.
Autores: Tessa de Korte, Benjamin B. Johnson, Georgios Kosmidis, Benoit Samson-Couterie, Mervyn P. H. Mol, Ruben W. J. van Helden, Louise François, Viviana Meraviglia, Loukia Yiangou, Tom Kuipers, Hailiang Mei, Milena Bellin, Stefan R. Braam, Shushant Jain, Christine L. Mummery, Richard P. Davis
Última atualização: 2024-12-02 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.29.626032
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.29.626032.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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