Evaluatie van cardiale contractiliteitsmodulatietherapie in 2D-van menselijke stamcellen afgeleide cardiomyocyten

Door de mens geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide cardiomyocyten (hiPSC-CMs) worden momenteel onderzocht voor meerdere in vitro toepassingen en zijn gebruikt in regelgevende indieningen. Hier breiden we het gebruik ervan uit naar de veiligheid van cardiale medische hulpmiddelen of prestatiebeoordelingen. We ontwikkelden een nieuwe methode om contractiele eigenschappen van cardiale medische hulpmiddelen te evalueren in robuust samentrekkende 2D hiPSC-CMs monolagen verguld op een flexibel extracellulair matrix (ECM) -gebaseerd hydrogelsubstraat. Deze tool maakt het mogelijk om de effecten van cardiale elektrofysiologische apparaatsignalen op de menselijke hartfunctie (bijv. Contractiele eigenschappen) te kwantificeren met standaard laboratoriumapparatuur. De 2D hiPSC-CM monolagen werden gedurende 2-4 dagen gekweekt op een flexibel hydrogelsubstraat in een 48-well formaat.

De hiPSC-CM's werden blootgesteld aan standaard cardiale contractiliteitsmodulatie (CCM) elektrische signalen van medische apparaten en vergeleken met controle (d.w.z. alleen pacing) hiPSC-CMs. De baseline contractiele eigenschappen van de 2D hiPSC-CMs werden gekwantificeerd door video-gebaseerde detectieanalyse op basis van pixelverplaatsing. De CCM-gestimuleerde 2D hiPSC-CMs die op het flexibele hydrogelsubstraat waren geplateerd, vertoonden aanzienlijk verbeterde contractiele eigenschappen ten opzichte van de uitgangswaarde (d.w.z. vóór CCM-stimulatie), waaronder een verhoogde piekcontractieamplitude en versnelde contractie- en relaxatiekinetiek. Bovendien maakt het gebruik van het flexibele hydrogelsubstraat de multiplexing mogelijk van de op video gebaseerde hart-excitatiecontractiekoppelingsuitlezingen (d.w.z. elektrofysiologie, calciumbehandeling en contractie) in gezonde en zieke hiPSC-CMs. De nauwkeurige detectie en kwantificering van de effecten van cardiale elektrofysiologische signalen op menselijke hartcontractie is van vitaal belang voor de ontwikkeling, optimalisatie en de-risking van cardiale medische hulpmiddelen. Deze methode maakt de robuuste visualisatie en kwantificering van de contractiele eigenschappen van het cardiale syncytium mogelijk, wat waardevol zou moeten zijn voor niet-klinische cardiale medische hulpmiddelenveiligheids- of effectiviteitstests. Dit artikel beschrijft in detail de methodologie om 2D hiPSC-CM hydrogel substraat monolagen te genereren.