Un marcapasos biológico es uno o más tipos de componentes celulares que, cuando se "implantan o inyectan en ciertas regiones del corazón", producen estímulos eléctricos específicos que imitan los de las células marcapasos naturales del cuerpo . [1] Los marcapasos biológicos están indicados para problemas como bloqueo cardíaco , frecuencia cardíaca lenta y contracciones asincrónicas del ventrículo cardíaco . [2] [3]
El marcapasos biológico está pensado como una alternativa al marcapasos cardíaco artificial que se ha utilizado en humanos desde finales de los años 50. A pesar de su éxito, durante las últimas décadas han surgido varias limitaciones y problemas con los marcapasos artificiales, como fractura de electrodos o daño al aislamiento , infección , reintervenciones para el cambio de batería y trombosis venosa . La necesidad de una alternativa es más obvia en los niños, incluidos los recién nacidos prematuros , en los que la falta de coincidencia de tamaño y el hecho de que los cables del marcapasos no crecen con los niños son un problema. [1] Se ha adoptado un enfoque más biológico para mitigar muchos de estos problemas. Sin embargo, las células del marcapasos biológico implantado todavía suelen necesitar ser complementadas con un marcapasos artificial mientras las células forman las conexiones eléctricas necesarias con el tejido cardíaco. [1]
El primer experimento exitoso con marcapasos biológicos fue llevado a cabo por el grupo de Arjang Ruhparwar en la Escuela de Medicina de Hannover en Alemania utilizando células de músculo cardíaco fetal trasplantadas . El proceso fue presentado por primera vez en las sesiones científicas de la Asociación Estadounidense del Corazón en Anaheim en 2001, y los resultados fueron publicados en 2002. [4] Unos meses más tarde, el grupo de Eduardo Marban de la Universidad Johns Hopkins publicó el primer enfoque terapéutico genético exitoso hacia la generación de actividad de marcapasos en cardiomiocitos adultos que de otro modo no tendrían marcapasos utilizando un modelo de conejillo de indias . [5] Los investigadores postularon la capacidad latente de marcapasos en células de músculo cardíaco normales . Esta capacidad potencial es suprimida por la corriente de potasio rectificadora interna Ik1 codificada por el gen Kir2 que no se expresa en células marcapasos . Mediante la inhibición específica de Ik1 por debajo de cierto nivel, se observó una actividad espontánea de los cardiomiocitos con semejanza con el patrón de potencial de acción de las células marcapasos genuinas.
Mientras tanto, se han descubierto otros genes y células, incluidas las células del músculo cardíaco derivadas de células madre embrionarias , los genes "HCN" que codifican la corriente de marcapasos de tipo salvaje I(f). El grupo de Michael Rosen demostró que el trasplante de células madre mesenquimales humanas transfectadas con HCN2 (hMSC) conduce a la expresión de canales HCN2 funcionales in vitro e in vivo , imitando la sobreexpresión de los genes HCN2 en los miocitos cardíacos . [6] En 2010, el grupo de Ruhparwar demostró nuevamente un tipo de marcapasos biológico, esta vez mostrando que mediante la inyección del gen "Adenilato Ciclasa" en el músculo cardíaco se puede crear un marcapasos cardíaco biológico. [7]
En 2014, un gen llamado TBX18 se ha aplicado de forma no invasiva para acelerar la frecuencia cardíaca causada por un bloqueo cardíaco. [2] Estudios más recientes en 2015, se ha experimentado un enfoque optogenético en el corazón de ratas, donde un transgén sensible a la luz ( canalrodopsina -2) se inyectó en varios sitios del ventrículo de la rata , que, además, puede estimular simultáneamente los sitios de inyección mediante una irradiación de luz azul. [3]