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多能干细胞诱导的心肌细胞球电生理研究
人阅读 发布时间：2021-10-09 18:11
心血管（cardiovascular，CV）相关的安全损耗仍然是药物研发过程中的一个主要问题。虽然整个制药行业都在利用基于二维平板的心血管靶器官策略，但由于其可预测性、成本和可扩展性不足，仍然存在局限性。基于多能干细胞诱导的心肌细胞 (Stem cell cardiomyocyte ，SCCM) 模型显示出巨大的前景， 我们开发了一种新颖、可扩展的方法，可以在标准 96 孔板格式的无标签读出系统中使用 SCCM 3D 细胞球模型。
在 3D 中形成和分析含有细胞克隆或细胞球的 SCCM 可能为了解分子的心脏毒性提供更多有价值的见解。SCCM 单独或与支持的成纤维细胞一起在细胞排斥表面培养板中以不同的细胞数量和细胞来源形成不同细胞球，并利用 CardioExcyte 96 平台（Nanion Technologies）检测，评估阻抗（搏动率/振幅）和场电位持续时间（FPD）无标签读数。信号受检测电极上球体大小、成分和位置的影响。
为了方便电信号检测，探索了定制设计 3D 打印塑料孔插入物、手动定位和使用磁性金-氧化铁纳米颗粒方法将球体准确定位在记录电极上。收缩力（阻抗）和细胞外场电位都可以从活跃跳动的细胞球中长时间检测到。
这一研究展示了一种可以在无标记、标准化、基于 96 孔板的系统中确定 3D 心肌细胞球的药理反应新方法。这种方法有望应用于心血管功效和安全性方面的研究。
跳动心肌细胞收缩力和场电位的无标记记录
(A) CardioExcyte 96 系统用于报告收缩性（阻抗）和细胞外场电位 (EFD) 以及每个孔内记录电极的视图。(B) 由 SCCM 和成纤维细胞形成的心肌细胞 3D 球体的特征。记录显示收缩性（C，阻抗读数）和主动跳动球体的场电位（D，EFP）。(E) 在 CE96 板中记录 4 天后的细胞球保留了它们的 3D 结构并且没有显示转化为单层状生长的证据。
挑战-如何在记录电极上定位球体
为了记录节拍参数，必须将 SCCM 球体准确定位到孔内记录电极上。开发了两种方法，可用于定位完整的 96 孔板，并为开发成功的筛选解决方案提供了机会。（上）与 Nanion 合作，设计了一个 3D 打印的孔插入物，用于将球体汇集到电极上。（下）在 SCCM 球体中包含磁性纳米粒子，使球体能够使用磁铁导轨定位，而不会影响无标签读数。
在 3D 中形成和分析含有细胞克隆或细胞球的 SCCM 可能为了解分子的心脏毒性提供更多有价值的见解。SCCM 单独或与支持的成纤维细胞一起在细胞排斥表面培养板中以不同的细胞数量和细胞来源形成不同细胞球，并利用 CardioExcyte 96 平台（Nanion Technologies）检测，评估阻抗（搏动率/振幅）和场电位持续时间（FPD）无标签读数。信号受检测电极上球体大小、成分和位置的影响。
为了方便电信号检测，探索了定制设计 3D 打印塑料孔插入物、手动定位和使用磁性金-氧化铁纳米颗粒方法将球体准确定位在记录电极上。收缩力（阻抗）和细胞外场电位都可以从活跃跳动的细胞球中长时间检测到。
这一研究展示了一种可以在无标记、标准化、基于 96 孔板的系统中确定 3D 心肌细胞球的药理反应新方法。这种方法有望应用于心血管功效和安全性方面的研究。
跳动心肌细胞收缩力和场电位的无标记记录
(A) CardioExcyte 96 系统用于报告收缩性（阻抗）和细胞外场电位 (EFD) 以及每个孔内记录电极的视图。(B) 由 SCCM 和成纤维细胞形成的心肌细胞 3D 球体的特征。记录显示收缩性（C，阻抗读数）和主动跳动球体的场电位（D，EFP）。(E) 在 CE96 板中记录 4 天后的细胞球保留了它们的 3D 结构并且没有显示转化为单层状生长的证据。
挑战-如何在记录电极上定位球体
为了记录节拍参数，必须将 SCCM 球体准确定位到孔内记录电极上。开发了两种方法，可用于定位完整的 96 孔板，并为开发成功的筛选解决方案提供了机会。（上）与 Nanion 合作，设计了一个 3D 打印的孔插入物，用于将球体汇集到电极上。（下）在 SCCM 球体中包含磁性纳米粒子，使球体能够使用磁铁导轨定位，而不会影响无标签读数。
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