Crean corazón virtual para probar medicamentos

Un corazón virtual, manipulado con un control de videojuegos, permite explorar con detalle sus válvulas, aurículas, ventrículos, vasos, venas y tejidos.

Científicos en Estados Unidos crearon un modelo computacional de un corazón humano con el cual pueden predecir los efectos secundarios que tendrán los medicamentos sin necesidad de probarlos en los pacientes.

El modelo fue probado exitosamente con dos fármacos que se utilizan para tratar arritmia, las anormalidades en el ritmo cardíaco, los cuales son muy difíciles de suministrar correctamente en el paciente.

El modelo, señalan los científicos en la revista Ciencia y Medicina Traslacional (Science and Translational Medicine), puede conducir al desarrollo de un sistema virtual para probar fármacos sin las limitaciones que se presentan en los ensayos con animales.

Uno de los mayores obstáculos con los que se ha enfrentado la investigación farmacológica en los últimos 50 años es encontrar un tratamiento efectivo de largo plazo para la arritmia.

La enfermedad, que causa la muerte de siete millones de personas cada año en el mundo, incluye a una variedad de trastornos provocados por una actividad anormal en las señales eléctricas del corazón.

Estas señales deben producirse de manera precisa para evitar un funcionamiento anormal del ritmo cardíaco, que puede provocar la muerte.

Aunque hay muchas clases de medicamentos antiarrítmicos con distintos mecanismos de acción, casi todos presentan el potencial de actuar como precursores de arritmia o incluso dañar el funcionamiento del corazón.

A pesar de que estos tratamientos deben seleccionarse cuidadosamente y usarse con estrecha supervisión, muchas veces fracasan en el paciente, en parte debido a que es imposible predecir cómo un medicamento alterará la actividad eléctrica del corazón.

Ahora,  los investigadores de las universidades de Cornell, de California en Davis, de Columbia y de Johns Hopkins, parecen haber encontrado la solución a este problema.

El modelo de estimulación cardíaca desarrollado por la profesora Colleen Clancy y sus colegas puede predecir cómo funcionará un fármaco en la actividad eléctrica del corazón, cuáles serán sus efectos secundarios y cuál será la concentración más efectiva.

El modelo, explican los científicos, puede revelar cómo interactúa un fármaco con las proteínas de las células cardíacas.

Normalmente, una célula cardíaca individual genera señales eléctricas a través de sus proteínas especializadas, llamadas canales iónicos, que se abren y cierran en la membrana celular controlando la actividad eléctrica, esas señales se propagan de una célula a otra y le informan al músculo cardíaco cuándo contraerse en intervalos regulares para bombear sangre hacia el cerebro y otros órganos vitales.

Pero para que esto ocurra se requiere un “encendido” y “apagado” preciso de los canales iónicos en la membrana celular.

El nuevo modelo fue desarrollado con ecuaciones matemáticas que representan el encendido y apagado de los canales iónicos los cuales pueden generar el proceso en las células individuales para estimular a todo el tejido cardíaco.

Cuando los científicos aplicaron un fármaco antiarrítmico en el modelo de tejido cardíaco, éste logró revelar si el medicamento causaba efectos secundarios y cuáles eran esos efectos bajo determinadas concentraciones.

Posteriormente los investigadores repitieron el experimento en corazones de conejo y confirmaron los resultados del modelo.

Tal como afirman los autores este marco computacional marca los primeros pasos hacia el desarrollo de un sistema virtual para probar fármacos y sus interacciones celulares que pueda predecir los efectos de éstos en la actividad eléctrica emergente del corazón.

Los científicos creen que el modelo puede ser utilizado no sólo con tejido cardíaco sino con otros órganos, como el cerebro, que requieren de una actividad eléctrica precisa para funcionar normalmente.


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