Bioimplants amb vesícules extracel·lulars de cèl·lules mare per controlar i afavorir la reparació del múscul cardíac després d’un atac de cor

Investigadors del grup ICREC en malalties cardiovasculars, a l'Institut de Recerca Germans Trias i Pujol (IGTP), continuen perfeccionant la seva solució tecnològica per reparar el teixit cardíac després d'un atac de cor. En un article publicat a Bioactive Materials presenten els seu darrer estudi en què utilitzen matrius implantades que, enlloc de contenir cèl·lules, contenen vesícules extracel·lulars que afavoreixen la reparació del miocardi malmès en un atac de cor.

El grup de recerca ICREC en malalties cardiovasculars, a l'Institut de Recerca Germans Trias i Pujol (IGTP), liderat pel Dr. Antoni Bayés-Genís, té una àmplia experiència investigant tecnologies de reparació cardíaca. Actualment té un assaig clínic en marxa per reparar el cor amb un bioimplant que conté cèl·lules mare (PeriCord), llicenciat l'any 2018 per l'Agencia Española de Medicamentos y Productos Sanitarios (AEMPS). El grup continua buscant els mecanismes pels quals les cèl·lules mare poden ajudar a restaurar el múscul del cor danyat. Acaben de publicar un estudi a Bioactive Materials sobre un pas més en el perfeccionament del seu disseny d'enginyeria de teixits, en què demostren que es pot induir la regeneració del múscul cardíac amb l'aplicació de vesícules extracel·lulars (EV, per les sigles en anglès) en un bioimplant, sense afegir-hi cèl·lules.

"El múscul cardíac es malmet en un infart de miocardi (atac de cor)", explica la Dra. Marta Monguió-Tortajada, primera autora de l'article. "Les cèl·lules immunitàries que van a netejar el teixit lesionat són necessàries al principi, però també poden causar una inflamació incontrolada i danys addicionals", afegeix. Quan la cicatriu que queda al cor cobreix una àrea molt gran, el cor no pot bategar correctament. Llavors, el pacient pot acabar patint insuficiència cardíaca, una afecció crònica per la qual hi ha un únic tractament que permeti restablir totalment la funció cardíaca: el transplantament de cor. És una operació traumàtica i, a més, amb l'augment actual de casos de malalties cardíaques, és difícil aconseguir donacions amb cors saludables. "Una opció molt millor és l'ús de teràpies avançades perquè el pacient sigui capaç de regenerar el seu propi teixit cardíac", apunta el Dr. Santiago Roura, coautor de l'estudi, "però això demana una comprensió profunda i detallada de tots els processos implicats, que és on estem centrant la nostra feina".

El grup ja havia constatat com les cèl·lules mare introduïdes en un bioimplant poden reduir la resposta immune perjudicial. "Una de les qüestions importants amb aquesta tecnologia és que, fins ara, hem observat molt poques cèl·lules que es moguin de l'implant cap al teixit muscular de l'hoste", explica la Dra. Cristina Prat-Vidal, també autora de l'article i que lidera el projecte PeriCord. "Això ens podria indicar que les cèl·lules mare poden promoure la reparació de teixits a través de mecanismes alternatius, com les vesícules extracel·lulars", afegeix.

Ara, treballant conjuntament amb el grup de recerca REMAR-IVECAT, també a l'IGTP, liderat pel Dr. Francesc E. Borràs, els investigadors han separat les vesícules extracel·lulars, petites partícules que produeix cada cèl·lula, que transporten moltes substàncies que les cèl·lules utilitzen per comunicar-se entre elles. "Hem utilitzat una tecnologia anomenada cromatografia d'exclusió per mida (SEC) per purificar aquestes EV i les hem introduït en una matriu feta de material estructural biològic, havent-hi eliminat totes les cèl·lules que hi havia prèviament", detalla Monguió-Tortajada. Al laboratori, el grup ha observat com les EVs actuen en dos sentits: aturen la inflamació i, a més, recluten les cèl·lules capaces de reparar el múscul del cor i potenciar el creixement de vasos sanguinis, vital perquè el múscul del cor pugui funcionar correctament.

Després, han aplicat aquests bioimplants en teixit danyat en un model porcí, un procediment realitzat per la Dra. Carolina Gálvez-Montón. Les matrius s'han integrat amb èxit amb el teixit cardíac i les EVs s'han vist desplaçar correctament al teixit malmès, on han incrementat el creixement de cèl·lules formant vasos sanguinis, i han reduït l'entrada de cèl·lules immunitàries que poden causar més danys.

"És un resultat molt encoratjador", valora Monguió-Tortajada. "Encara hem de veure si indueix algun benefici en la funció cardíaca, per la qual cosa ens és molt útil el model de porc, però seria un possible tractament per l'atac de cor que no introdueix cèl·lules externes al cos, evitant riscos de rebuig al tractament. La implantació de EVs provinents de cèl·lules mare aprofita un sistema de senyalització de les pròpies cèl·lules del cos per calmar el sistema immunitari i reduir la inflamació, alhora que fa una crida a les cèl·lules que poden reparar el múscul cardíac i afavorir el rebrot dels vasos sanguinis. A més, aquest enfocament ens permet controlar la posició i dosificació de les EVs amb molta precisió per proporcionar un entorn altament controlat per la regeneració del teixit del cor".

L'estudi ha estat possible gràcies a la col·laboració amb el grup de la doctora Anna Rosell al Vall d'Hebron Institut de Recerca (VHIR, Barcelona) i el grup del doctor Miguel Ángel Ramírez a l'Instituto Nacional de Investigación en Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA, Madrid).

Aquest treball ha estat finançat per la Fundació La Marató de TV3, l'Instituto de Salut Carlos III del Ministeri de Salut i també el Ministeri d'Economia i Competitivitat (MCINN i els Fons de Desenvolupament Regional de la Comissió Europea. Tant ICREC com REMAR-IVECAT són grups consolidats amb finançament de l'Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca (AGAUR) de la Generalitat de Catalunya, que també va proporcionar una beca PERIS. ICREC forma part de les xarxes CIBER Cardiovascular i Spanish Cell Therapy (TerCel).

Article original

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