Una muestra de sangre de 5 ml ofrece una nueva perspectiva sobre las enfermedades cardíacas
Singapur ha inaugurado su primer centro dedicado a la investigación con células madre sobre las enfermedades cardíacas en Asia. El centro se basa en una colección del National Heart Centre Singapore (NHCS) con más de 40 modelos de enfermedades creados a partir de células de pacientes. El objetivo es entender por qué las enfermedades cardíacas afectan de manera diferente a los pacientes asiáticos y encontrar tratamientos más adecuados a su biología.
Contenido
- Una muestra de sangre de 5 ml ofrece una nueva perspectiva sobre las enfermedades cardíacas
- ¿Por qué estudiar la biología de los pacientes asiáticos?
- Cómo se convierten las células sanguíneas en células cardíacas que laten
- Más de 40 modelos conforman la colección inicial
- Probar medicamentos antes de que los tomen los pacientes
- Qué aporta el modelo de corazón humano en un frasco
- Atención a los corazones que tienen dificultades para llenarse
- Una investigación que comenzó en 2009
- Una donación de 2,5 millones de dólares singapurenses apoya la investigación quirúrgica
- Puntos clave
El Centre for Integrative Human Cell Research and Translation (CIPHER) fue inaugurado el 16 de octubre por Tan Kiat How, ministro de Estado de Salud, durante la sexta gala Heart to Heart del NHCS, celebrada en The Ritz-Carlton Millenia Singapore. Sus investigadores pueden partir de apenas 5 ml de sangre, reprogramar las células de esa muestra para convertirlas en células madre y después cultivar células musculares cardíacas que laten para estudiarlas en el laboratorio.
Chrishan Ramachandra, subdirector de CIPHER e investigador principal del National Heart Research Institute Singapore (NHRIS) y el NHCS, señaló que los pacientes asiáticos desarrollan enfermedades cardíacas a edades más tempranas, presentan distintos patrones de enfermedad y tienden a tener peores resultados que los pacientes occidentales. Sin embargo, buena parte de la investigación en que se basan los tratamientos se ha apoyado en animales y en la biología occidental.
El centro reúne varias líneas de trabajo: modelos que reproducen características de las enfermedades de pacientes concretos, pruebas de medicamentos en células humanas y una cámara cardíaca en miniatura diseñada para reproducir características específicas de un corazón con insuficiencia. Junto con la inauguración, una donación independiente de 2,5 millones de dólares singapurenses creó una cátedra para apoyar la investigación en cirugía cardíaca y torácica y la formación de futuros líderes en cirugía.
¿Por qué estudiar la biología de los pacientes asiáticos?
Las comunidades china, malaya e india de Singapur ofrecen a los investigadores la oportunidad de examinar las enfermedades cardiovasculares en distintas poblaciones asiáticas. Derek Hausenloy, director de CIPHER, señaló que esa diversidad permite al centro estudiar cómo se manifiestan las enfermedades en determinados grupos étnicos, en lugar de considerar a los pacientes asiáticos como una sola categoría biológica.
Los investigadores quieren identificar los procesos que explican esas diferencias. Un modelo de enfermedad puede ayudarles a examinar cómo se comportan las células cardíacas, cómo utilizan la energía y cómo responden a un medicamento. Esas observaciones podrían señalar una diana terapéutica, es decir, un proceso biológico que un medicamento podría modificar.
La necesidad es considerable. Según las cifras citadas durante la inauguración, en Singapur mueren unas 23 personas al día por enfermedades cardíacas e ictus, y las enfermedades cardiovasculares representan una de cada tres muertes en 2025. La tarea de CIPHER es convertir un conocimiento más detallado de la biología de los pacientes en opciones útiles para su atención.
Cómo se convierten las células sanguíneas en células cardíacas que laten
Los investigadores utilizan un proceso llamado reprogramación para transformar células especializadas en células madre pluripotentes inducidas. Después, estas células madre pueden dirigirse para que se desarrollen en otros tipos de células, incluidas las células musculares cardíacas. En términos sencillos, los científicos reinician la identidad de una célula antes de orientarla hacia una función diferente.
Por tanto, una muestra de sangre permite estudiar la enfermedad cardíaca de un paciente sin extraer una parte del corazón. Las células resultantes conservan el perfil genético del paciente y pueden reproducir en el laboratorio características de su afección.
Ramachandra describió el valor de este enfoque:
«Cuando cultivamos en una placa una célula muscular cardíaca a partir de la sangre del propio paciente y la vemos latir mientras presenta su enfermedad, observamos algo que ningún modelo animal puede reproducir», afirmó Chrishan.
El uso de muestras de sangre también facilita la recolección para los pacientes. En diciembre de 2023, Ramachandra explicó que el equipo había dejado de tomar muestras de piel porque el procedimiento era invasivo y podía dejar una pequeña cicatriz. En su lugar, se podía recoger sangre cuando los pacientes acudían a sus controles.
Más de 40 modelos conforman la colección inicial
El NHCS ha desarrollado más de 40 modelos derivados de pacientes, que constituyen la base del programa de investigación de CIPHER. Incluyen afecciones como la insuficiencia cardíaca, los trastornos arritmogénicos y la miocardiopatía.
La insuficiencia cardíaca significa que el corazón no puede suministrar sangre con la eficacia que necesita el organismo. La miocardiopatía es una enfermedad del músculo cardíaco, que puede dilatarse, engrosarse o volverse rígido. Esos cambios pueden dificultar el bombeo.
Las afecciones arritmogénicas hereditarias descritas por los investigadores hacen que las células del músculo cardíaco no se mantengan unidas correctamente y sean reemplazadas gradualmente por tejido cicatricial y grasa. Estos cambios pueden interferir con las señales eléctricas que mantienen coordinados los latidos.
Una colección que abarca distintas afecciones ofrece a los científicos varias formas de investigar las enfermedades. Pueden estudiar qué falla en las células, comparar las respuestas a posibles tratamientos y buscar características biológicas asociadas con una mejor respuesta.
Probar medicamentos antes de que los tomen los pacientes
Hausenloy señaló que las plataformas celulares de CIPHER pueden utilizarse para probar medicamentos y estudiar sus efectos en la función cardíaca y el metabolismo, es decir, los procesos químicos mediante los cuales las células obtienen y utilizan energía. El objetivo es identificar tratamientos con mayor precisión, incluso qué pacientes podrían beneficiarse.
Un medicamento puede ayudar a un paciente y ser poco eficaz para otro. Probarlo en células cultivadas a partir de una muestra del paciente podría ayudar a los investigadores a estudiar esas diferencias antes de exponer a la persona a un medicamento ineficaz o a efectos no deseados.
En este contexto, un tratamiento personalizado consiste en adaptar la atención a la biología de cada persona. La misma investigación también puede tener un alcance más amplio: descubrir un mecanismo de enfermedad común a muchos pacientes podría conducir a un tratamiento útil para un grupo más numeroso.
El anuncio de la inauguración no fijó un calendario para que los modelos de CIPHER orienten la prescripción habitual de medicamentos o den lugar a un nuevo tratamiento aprobado. El trabajo inmediato se centra en comprender las enfermedades y probar posibles terapias.
Qué aporta el modelo de corazón humano en un frasco
CIPHER también trabaja con Medera Inc., una empresa biofarmacéutica en fase clínica, en Human Heart-in-a-Jar, una cámara ventricular humana bioingenierizada del tamaño de la punta de un dedo. Un ventrículo es una de las principales cámaras de bombeo del corazón. El modelo en miniatura está diseñado para reproducir características específicas de las enfermedades cardíacas.
Un trabajo anterior, descrito en diciembre de 2023, involucró al NHCS y a Novoheart, una empresa de biotecnología de células madre. Ese proyecto se centró en crear modelos en miniatura a partir de pacientes asiáticos con insuficiencia cardíaca, utilizando células cultivadas a partir de su sangre.
El proceso de construcción añade una estructura física alrededor de las células. Los investigadores las colocan en un gel que contiene colágeno y materiales de soporte y luego moldean la mezcla alrededor de una plantilla. A medida que las células forman tejido y se retira la plantilla, queda una cámara hueca capaz de latir y bombear.
Esa cámara permite obtener mediciones que van más allá del latido de células individuales en una placa. Los investigadores pueden examinar la contracción, la relajación y la presión, características directamente relacionadas con la función del corazón de impulsar la sangre por el organismo. Durante la inauguración de CIPHER, el modelo en miniatura fue presentado como el primero de su tipo en Asia.
Atención a los corazones que tienen dificultades para llenarse
El proyecto descrito en diciembre de 2023 se centraba en la insuficiencia cardíaca con fracción de eyección preservada, una afección que, según se afirmó, representa la mitad de los casos de insuficiencia cardíaca. La fracción de eyección mide la proporción de sangre que sale de un ventrículo con cada latido.
En esta forma de insuficiencia cardíaca, esa proporción puede mantenerse dentro de los valores normales mientras el músculo cardíaco es demasiado rígido para relajarse y llenarse correctamente. Por tanto, el corazón puede contraerse razonablemente bien y aun así bombear muy poca sangre para satisfacer las necesidades del organismo.
Una cámara en miniatura que se contrae y se relaja ofrece una forma de estudiar este problema. Los investigadores esperan que las mediciones de presión y otras observaciones les ayuden a reproducir la enfermedad con mayor precisión y a identificar medicamentos prometedores.
El NHCS recibió una subvención de 5 millones de dólares singapurenses del Industry Alignment Fund – Industry Collaboration Project, de la Agencia para la Ciencia, la Tecnología y la Investigación, para descubrir medicamentos dirigidos a pacientes asiáticos con insuficiencia cardíaca. La información de diciembre de 2023 también situaba la insuficiencia cardíaca en el 17 % de los ingresos por causas cardíacas en hospitales públicos, lo que subraya la magnitud de la necesidad clínica.
Una investigación que comenzó en 2009
CIPHER se basa en un trabajo iniciado mucho antes de la apertura del nuevo centro. En su anuncio de investigación de 2011, publicado el 15 de septiembre, el NHCS documentó la creación de células musculares cardíacas que latían a partir de la piel de pacientes, mediante un método que no utilizaba virus para producir células madre pluripotentes inducidas.
El proyecto estaba en marcha desde 2009. El equipo estaba formado por 15 miembros, entre ellos tres médicos investigadores y cinco científicos investigadores, y recibió el apoyo de una subvención de casi 9 millones de dólares singapurenses de la National Research Foundation para un período de cinco años. El NHCS señaló que sus posibles aplicaciones incluían la modelización de enfermedades y las pruebas personalizadas de medicamentos.
- 2009: El equipo del NHCS inició el proyecto de células madre que más tarde describiría en su anuncio oficial.
- 15 de septiembre de 2011: El NHCS anunció la generación de células cardíacas que latían a partir de la piel de pacientes.
- 4 de diciembre de 2023: Se describió el proyecto del corazón en miniatura, centrado en pacientes asiáticos y en la insuficiencia cardíaca con fracción de eyección preservada.
- 16 de octubre: Se inauguró CIPHER con una base de investigación de más de 40 modelos derivados de pacientes.
El anuncio de 2011 estimaba que cada año se producían unas 5.000 hospitalizaciones por insuficiencia cardíaca en Singapur y que el NHCS atendía unos 1.000 casos. Estas cifras históricas ayudan a explicar por qué los investigadores buscaron formas de estudiar el músculo cardíaco dañado y las respuestas individuales a los medicamentos.
Una donación de 2,5 millones de dólares singapurenses apoya la investigación quirúrgica
El SingHealth Duke-NUS Academic Medicine Centre también anunció durante la inauguración la creación de la cátedra Tong Ming Chuan de Cirugía Cardiotorácica. Financiada con una donación de 2,5 millones de dólares singapurenses de Tong, será otorgada por la Duke-NUS Medical School en el marco del programa académico clínico de ciencias cardiovasculares.
Tong, cirujano cardiotorácico y vascular con consulta privada en Mount Elizabeth Medical Centre y consultor visitante del NHCS, contribuyó a impulsar procedimientos cardíacos durante su etapa en el Singapore General Hospital, entre 1981 y 1992. Participó en el primer trasplante de corazón de Singapur, en 1990, y formó parte del equipo que realizó el primer trasplante de pulmón del país, en 2000.
La cátedra busca apoyar la investigación quirúrgica, la excelencia clínica y la formación de futuros líderes en cirugía. Yeo Khung Keong, director ejecutivo del NHCS, describió esta iniciativa y CIPHER como compromisos complementarios: uno vincula la investigación científica con la biología de los pacientes y el otro forma cirujanos capaces de incorporar los avances a la atención médica.
Tan Kiat How, ministro de Estado de Salud que inauguró CIPHER, situó este trabajo en el marco del mayor énfasis de Singapur en la prevención, la intervención temprana y la ayuda para que las personas mantengan su salud e independencia. Explicó cómo debería evaluarse la innovación:
«La innovación puede contribuir a este cambio, pero su valor no se mide por el grado de sofisticación de una tecnología. Se mide por lo que cambia para los pacientes».
Puntos clave
- CIPHER se inauguró el 16 de octubre para estudiar las enfermedades cardiovasculares en Asia mediante modelos de células madre humanas.
- Los investigadores pueden utilizar una muestra de sangre de 5 ml para generar células madre y, después, células musculares cardíacas que laten.
- Más de 40 modelos del NHCS derivados de pacientes constituyen la base de investigación del centro.
- Una cámara cardíaca en miniatura permite estudiar el bombeo, la relajación y la presión, y probar posibles tratamientos.
- El NHCS documentó trabajos anteriores sobre la producción de células cardíacas que laten a partir de la piel en septiembre de 2011.
- Una donación independiente de 2,5 millones de dólares singapurenses creó la cátedra Tong Ming Chuan de Cirugía Cardiotorácica.
