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A doença cardíaca isquêmica é uma das principais causas de morbidade e mortalidade em todo o mundo, afetando pelo menos 20,5 milhões de pessoas somente nos EstadosUnidos. Sem perfusão adequada, a hipóxia prolongada resulta em morte de cardiomiócitos (MC) e disfunção do miocárdio. A isquemia miocárdica é tratada principalmente com revascularização por meio de intervenção percutânea, terapia trombolítica ou enxerto de bypass da artéria coronária. No entanto, a revascularização é uma faca de dois gumes e pode causar danos adicionais pela liberação de espécies reativas deoxigênio 4,5. Embora as estratégias de reperfusão tenham sido imensamente bem-sucedidas, abordagens para limitar a perda de MC durante insultos isquêmicos ou após a reperfusão têm sido mais difíceis de alcançar. Embora muitas tentativas de salvar tecido infarto sejam eficazes em modelos animais de isquemia-reperfusão, essas mesmas terapias em grande parte não conseguiram alcançar benefício significativo em ensaios em humanos, levantando a necessidade de modelos humanos avaliarem terapêuticas que poupam ou reabastecema CM 6,7,8,9,10,11,12.
Plataformas humanas usadas para modelar lesão cardíaca incluem tecidos primários e sistemas derivados de células-tronco pluripotentes induzidashumanas (hiPSC) 13,14. Como os tecidos primários são limitados pela disponibilidade de amostras, os sistemas hiPSC emergiram como a plataforma humana dominante para modelagem de doenças cardíacas, com as vantagens distintas de serem geneticamente tratáveis e escaláveis 15,16,17,18,19. Culturas tradicionais de cardiomiócitos derivadas de hiPSC (hiPSC-CM) em 2D são limitadas pela imaturidade dos CMs resultantes, pela ausência de arquitetura tecidular complexa e pela incapacidade de reproduzir toda a diversidade celular encontrada no coraçãohumano 15,20. Para resolver essas limitações, os tecidos cardíacos 3D (EHTs) modificados por engenharia têm se tornado cada vez maisadotados 20,21,22,23,24,25,26. As abordagens do EHT incluem a mistura de células cardíacas pré-diferenciadas emesferoides 24 ou a semeadura de células cardíacas diferenciadas em andaimes oumoldes 21,22,27. Embora os EHTs possam modelar melhor interações celulares heterotípicas e tenham maturidade relativamente maior do que culturas 2D, os requisitos para andaimes personalizados ou biorreatores para criar e manter EHTs atualmente limitam sua escalabilidade 21,27,28.
Organoides cardíacos auto-montantes (hCOs), ou cardióides, são um novo e poderoso sistema modelo humano in vitro 20,25,26,29. Os hCOs têm várias vantagens. Primeiro, podem incluir múltiplos tipos celulares, incluindo células endoteliais, fibroblastos e células epicárdicas, sem a necessidade de múltiplos protocolos especializados de diferenciação26, 29, 30. Segundo, a maior parte de sua diferenciação ocorre em cultura por suspensão 3D, tornando necessária a necessidade de moldes especializados ou matrizde tecido 25,26,29,30. Por fim, os hCOs possuem uma morfologia esférica estereotipada com cavidade central, permitindo análises morfológicas. Assim, os hCOs possuem escalabilidade semelhante aos sistemas de cultura 2D, mantendo parte da complexidade tecidular dos EHTs. Os hCOs têm sido usados para testes de toxicidade de medicamentos, modelagem específica de doenças para pacientes e para modelar aspectos do desenvolvimentocardíaco 20,26,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39 . Embora promissores, os hCOs apresentam várias limitações em comparação aos EHTs, incluindo a incapacidade de medir diretamente a força de saída. Além disso, não há população nativa de células imunes nos modelos descritos de hCO, embora seja possível povoar hCOs com macrófagos. No entanto, os hCOs são um sistema modelo humano emergente e emrápida evolução 20,26,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39.
Até o momento, a modelagem de lesão cardíaca com hCOs tem sido limitada. Um modelo de criolesão foi descrito, mas as lesões são altamente variáveis, e a necessidade de ferir individualmente os hCOs limita aescalabilidade 29. Este manuscrito descreve um protocolo amigável para gerar e ferir hCOs auto-montados com lesão por hipóxia-reoxigenação (H/R). Comparado a outros protocolos para geração de hCOs, este protocolo utiliza um meio de diferenciação simplificado e incorpora a estratégia de diferenciação do mesoderma 2D-3D descrita por Hofbauer et al.29. O protocolo para lesão H/R pode ser executado a qualquer momento após o início das hCOs, o que normalmente ocorre por volta do dia 8 (D8) para D11. A duração da Hora/A/R pode ser ajustada entre 6 h e 24 horas para atingir o nível desejado de lesão, variando de perda mínima a quase completa de muco cervical (CM). Além disso, os hCOs desenvolvem estereotipicamente um núcleo colágeno com células Vimentin+ após lesão H/R, que também aumenta em gravidade com a duração H/R. Esse modelo de hCO escalável e de alta capacidade para lesões H/R potencialmente atende à necessidade de modelos humanos desenvolverem e testarem novas vias terapêuticas para promover a recuperação ou regeneração da CM após lesão.