Name: automated contraction analysis of human engineered heart tissue for cardiac drug safety screening
Uploaded: 2017-04-15T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Automated Contraction Analysis of Human Engineered Heart Tissue for Cardiac Drug Safety Screening at JoVE.com

Die Autoren danken Alessandra Moretti und Dennis Schade für ihre Art Beitrag des Materials. Wir erkennen die große Unterstützung der iPS und EHT-Arbeitsgruppe am Institut für Experimentelle Pharmakologie und Toxikologie des UKE. Die Arbeit der Autoren wird durch Zuschüsse aus dem DZHK (Deutsches Zentrum für Herz-Kreislaufforschung) und dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG Es 88 / 12-1, HA 3423 unterstützt / 5-1 ), British National Center für das Ersatz-Refinement &amp; Reduktion von Tieren in der Forschung (NC3Rs CRACK-IT 35.911-259.146 gewähren), die British Heart Foundation RM / 13/30157, der Europäischen Forschungsrat (Advanced Grant IndivuHeart), die deutsche Herzstiftung und die Freie und Hansestadt Hamburg.

HINWEIS: Die folgenden Schritte beschreiben ein Zellkultur-Protokoll. Bitte führen Sie unter sterilen Bedingungen und Verwendung vorgewärmten Medien. 1. Cardiac Differenzierung von hiPSC <ol><li> Pflegen Sie den hiPSC <ol><li> Mantel 6-Well - Platten (1 ml / Well) oder T75 - Kolben (7 ml / Kolbe) mit reduziertem Wachstumsfaktor Basalmembranmatrix (zB geltrex, 1: 200; siehe Tabelle von Materialien) , verdünnt in Dulbeccos modifiziertem Eagle - M...

<ol>
	<li>Laverty, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+can+we+improve+our+understanding+of+cardiovascular+safety+liabilities+to+develop+safer+medicines?.">How can we improve our understanding of cardiovascular safety liabilities to develop safer medicines?.</a> Br J Pharmacol. 163 (4), 675-693 (2011).</li><li>Takahashi, K., Yamanaka, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induction+of+pluripotent+stem+cells+from+mouse+embryonic+and+adult+fibroblast+cultures+by+defined+factors.">Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors.</a> Cell. 126, 663-676 (2006).</li><li>Burridge, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemically+defined+generation+of+human+cardiomyocytes.">Chemically defined generation of human cardiomyocytes.</a> Nat Methods. 11 (8), 855-860 (2014).</li><li>Kempf, H., Kropp, C., Olmer, R., Martin, U., Zweigerdt, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+differentiation+of+human+pluripotent+stem+cells+in+scalable+suspension+culture.">Cardiac differentiation of human pluripotent stem cells in scalable suspension culture.</a> Nat Protoc. 10 (9), 1345-1361 (2015).</li><li>Yang, X., Pabon, L., Murry, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+adolescence:+maturation+of+human+pluripotent+stem+cell-derived+cardiomyocytes.">Engineering adolescence: maturation of human pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes.</a> Circ Res. 114 (3), 511-523 (2014).</li><li>Mannhardt, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+Engineered+Heart+Tissue:+Analysis+of+Contractile+Force.">Human Engineered Heart Tissue: Analysis of Contractile Force.</a> Stem Cell Reports. 7 (1), 29-42 (2016).</li><li>Eder, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+proarrhythmic+drugs+on+relaxation+time+and+beating+pattern+in+rat+engineered+heart+tissue.">Effects of proarrhythmic drugs on relaxation time and beating pattern in rat engineered heart tissue.</a> Bas Res Cardiol. 109 (6), 436 (2014).</li><li>St&#246;hr, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contractile+abnormalities+and+altered+drug+response+in+engineered+heart+tissue+from+Mybpc3-targeted+knock-in+mice.">Contractile abnormalities and altered drug response in engineered heart tissue from Mybpc3-targeted knock-in mice.</a> J Mol Cell Cardiol. 63, 189-198 (2013).</li><li>Schaaf, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+Engineered+Heart+Tissue+as+a+Versatile+Tool+in+Basic+Research+and+Preclinical+Toxicology.">Human Engineered Heart Tissue as a Versatile Tool in Basic Research and Preclinical Toxicology.</a> PLoS One. 6 (10), e26397 (2011).</li><li>Hansen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+drug+screening+platform+based+on+engineered+heart+tissue.">Development of a drug screening platform based on engineered heart tissue.</a> Circ Res. 107 (1), 35-44 (2010).</li><li>Frank, S., Zhang, M., Sch&#246;ler, H. R., Greber, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+molecule-assisted,+line-independent+maintenance+of+human+pluripotent+stem+cells+in+defined+conditions.">Small molecule-assisted, line-independent maintenance of human pluripotent stem cells in defined conditions.</a> PloS One. 7 (7), e41958 (2012).</li><li>Lanier, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wnt+inhibition+correlates+with+human+embryonic+stem+cell+cardiomyogenesis:+A+structure-activity+relationship+study+based+on+inhibitors+for+the+Wnt+response.">Wnt inhibition correlates with human embryonic stem cell cardiomyogenesis: A structure-activity relationship study based on inhibitors for the Wnt response.</a> J Med Chem. 55 (2), 697-708 (2012).</li><li>Hirt, M. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+afterload+induces+pathological+cardiac+hypertrophy:+a+new+in+vitro+model.">Increased afterload induces pathological cardiac hypertrophy: a new in vitro model.</a> Bas Res Cardiol. 107 (6), 307-323 (2012).</li><li>Jacob, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+Tyrosine+Kinase+Inhibitor-Mediated+Decline+in+Contractile+Force+in+Rat+Engineered+Heart+Tissue.">Analysis of Tyrosine Kinase Inhibitor-Mediated Decline in Contractile Force in Rat Engineered Heart Tissue.</a> PLoS One. 11 (2), e0145937 (2016).</li><li>Friedrich, F. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+for+FHL1+as+a+novel+disease+gene+for+isolated+hypertrophic+cardiomyopathy.">Evidence for FHL1 as a novel disease gene for isolated hypertrophic cardiomyopathy.</a> Hum Mol Genet. 21 (14), 3237-3254 (2012).</li><li>Crocini, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+ANKRD1+mutations+associated+with+hypertrophic+cardiomyopathy+on+contraction+parameters+of+engineered+heart+tissue.">Impact of ANKRD1 mutations associated with hypertrophic cardiomyopathy on contraction parameters of engineered heart tissue.</a> Bas Res Cardiol. 108 (3), 349 (2013).</li><li>Fiedler, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+Long+Noncoding+RNA-Based+Strategies+to+Modulate+Tissue+Vascularization.">Development of Long Noncoding RNA-Based Strategies to Modulate Tissue Vascularization.</a> J Am Coll Cardiol. 66 (18), 2005-2015 (2015).</li><li>van Meer, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+molecule+absorption+by+PDMS+in+the+context+of+drug+response+bioassays.">Small molecule absorption by PDMS in the context of drug response bioassays.</a> Biochem Biophysl Res Commun. , (2016).</li><li>Godier-Furn&#233;mont, A. F. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiologic+force-frequency+response+in+engineered+heart+muscle+by+electromechanical+stimulation.">Physiologic force-frequency response in engineered heart muscle by electromechanical stimulation.</a> Biomaterials. 60, 82-91 (2015).</li><li>Eng, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Autonomous+beating+rate+adaptation+in+human+stem+cell-derived+cardiomyocytes.">Autonomous beating rate adaptation in human stem cell-derived cardiomyocytes.</a> Nat Commun. 7, 10312 (2016).</li><li>Huebsch, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Miniaturized+iPS-Cell-Derived+Cardiac+Muscles+for+Physiologically+Relevant+Drug+Response+Analyses.">Miniaturized iPS-Cell-Derived Cardiac Muscles for Physiologically Relevant Drug Response Analyses.</a> Sci Rep. 6 (24726), 1-12 (2016).</li><li>Masumoto, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+myocardial+regenerative+potential+of+three-dimensional+engineered+cardiac+tissues+composed+of+multiple+human+iPS+cell-derived+cardiovascular+cell+lineages.">The myocardial regenerative potential of three-dimensional engineered cardiac tissues composed of multiple human iPS cell-derived cardiovascular cell lineages.</a> Sci Rep. 6 (29933), 1-10 (2016).</li><li>Ravenscroft, S. M., Pointon, A., Williams, A. W., Cross, M. J., Sidaway, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+Non-myocyte+Cells+Show+Enhanced+Pharmacological+Function+Suggestive+of+Contractile+Maturity+in+Stem+Cell+Derived+Cardiomyocyte+Microtissues.">Cardiac Non-myocyte Cells Show Enhanced Pharmacological Function Suggestive of Contractile Maturity in Stem Cell Derived Cardiomyocyte Microtissues.</a> Toxicol Sci. 152 (1), 99-112 (2016).</li><li>Zhang, J. H., Chung, T. D. Y., Oldenbutg, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Simple+Statistical+Parameter+for+Use+in+Evaluation+and+Validation+of+High+Throughput+Screening+Assays.">A Simple Statistical Parameter for Use in Evaluation and Validation of High Throughput Screening Assays.</a> J Biomol Screen. 4 (2), 67-73 (1999).</li><li>Vandenburgh, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Durg-screening+platform+based+on+the+contractility+of+tissue-engineered+muscle.">Durg-screening platform based on the contractility of tissue-engineered muscle.</a> Muscle Nerve. 37 (4), 438-447 (2008).</li></ol>

Ausgeführt Herzgewebe bieten eine wertvolle Option für den Werkzeugkasten der kardiovaskulären Forschung. EHTs in dem 24-Well - Format haben für Krankheit Modellierung 8, 14, Arzneimittelsicherheit Screening 7, 8, 10, 11, 15, oder basisches Cardiovascular Research 16,<...

Herznebenwirkungen wie die Arzneimittel-induzierte Long-QT-Syndrom haben Rücknahme aus dem Markt in den letzten Jahren geführt. Statistiken zeigen , dass etwa 45% aller Abhebungen fällig sind , um unerwünschte Auswirkungen auf das Herz - Kreislauf - System 1. Dieses Medikament Versagen nach dem teueren Entwicklungsprozess und die Genehmigung ist das Worst-Case-Szenario für Pharmaunternehmen. Forschungs- und Entwicklungsabteilungen konzentrieren sich daher auf dem Nachweis von solchen unerwünschten kardiovaskulären Wirkungen frühzeitig zu erkennen. Aus wirtschaftlichen und ethischen Bedenken, die Bemühungen um Tierversuche zu reduzieren und ersetzen sie durch neue in - vitro - Screening - Tests sind im Gange. Eine Reihe von etablierten Assays sind in den Vereinigten Staaten Food and Drug Administration (FDA) und der Europäischen Arzneimittel - Agentur (EMA) Richtlinien für die präklinische Bewertung von proarrhythmischen Arzneimittelwirkungen 2 enthalten. Die Technologie von somatischen Zellen durch Differenzierung gefolgt Umprogrammierung vonmenschlichen induzierten pluripotenten Stammzellen (hiPSC) verstärkt dieses Forschungsgebiet 3. Es bietet nun die Möglichkeit , neue Medikamentenkandidaten auf dem menschlichen Kardiomyozyten in vitro zu screenen und vermeidet Probleme mit Wechselwirkungen zwischen den Arten Unterschieden. Aktuelle Herzdifferenzierungsprotokolle 4, 5 bieten unbegrenzte Versorgung von Kardiomyozyten ohne ethische Bedenken. Die Messung der Kontraktionskraft ist die wichtigste und am besten charakterisierte jedoch in vivo Parameter von Kardiomyozyten, nicht gut etabliert. Dies hängt mit der relativen Unreife 6 des menschlichen induzierten pluripotenten Stammzellen gewonnenen Herzmuskelzellen (hiPSC-CM) im Vergleich zu dem erwachsenen Kardiomyozyten. Eine mögliche Weiterentwicklung ist 3-dimensionale Herzgewebe aus einzelnen Zellen zu konstruieren , 7 (engineered Herzgewebe, EHT). Das EHT - Protokoll basiert auf einzelnen murinen oder humanen Kardiomyozyten Einbettung 8 </sup&gt;, 9, 10 in Fibrinhydrogel zwischen zwei flexiblen Polydimethylsiloxan (PDMS) Pfosten 11 in 24-Well - Format. Innerhalb von wenigen Tagen beginnen die Kardiomyozyten spontan als einzelne Zellen zu kontrahieren und starten Mobilfunknetze zu bilden. Nach 7-10 Tagen sind makroskopische Kontraktionen des gesamten Gewebes sichtbar. Während dieses Prozesses wird die extrazelluläre Matrix umgestaltet, was zu einer Abnahme des Durchmessers und der Länge führt. Die Verkürzung der EHT Ergebnisse in der PDMS Biege Post auch während der Ruhe, Kardiomyozyten in der Entwicklung von EHT zu Dauerbelastung ausgesetzt wird. EHTs weiterhin auxotonisches Muskelkontraktionen über mehrere Wochen durchzuführen. Human EHTs zeigen Reaktionen auf physiologische und pharmakologische Stimulation anzeigt , deren Eignung für Wirkstoff - Screening und Krankheit 7 modellieren. In diesem Manuskript präsentieren wir ein robustes und einfaches Protokoll für die Generatiauf der menschlichen EHT, und die automatisierten Analyse von Kontraktilität konzentrationsabhängigen Veränderungen des Kontraktionsmusters in Gegenwart von hERG Kanalinhibitoren.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>EHT analysis intrument</td>
			<td>EHT Technologies GmbH</td>
			<td>A0001</td>
			<td>Software is included</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EHT PDMS rack</td>
			<td>EHT Technologies GmbH</td>
			<td>C0001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EHT PTFE spacer</td>
			<td>EHT Technologies GmbH</td>
			<td>C0002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EHT electrode</td>
			<td>EHT Technologies GmbH</td>
			<td>P0001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EHT pacing adapter/cable</td>
			<td>EHT Technologies GmbH</td>
			<td>P0002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>24-well-plate</td>
			<td>Nunc</td>
			<td>144530</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6 well-cell culture plate</td>
			<td>Nunc</td>
			<td>140675</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15 ml falcon tube, graduated&#160;</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>62,554,502</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell scraper</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>831,830</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spinner flask</td>
			<td>Integra</td>
			<td>182 101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stirrer Variomag/ Cimarec Biosystem Direct&#160;</td>
			<td>Thermo scientific</td>
			<td>70101</td>
			<td>Adjust rotor speed to 40 rpm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T175 cell culture flask&#160;</td>
			<td>Sarstedt&#160;</td>
			<td>831,812,002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>V-shaped sedimentation rack&#160;</td>
			<td>Custom made at UKE Hamburg</td>
			<td>na</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10&#215; DMEM</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>52100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-Thioglycerol&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>M6145</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-Phospho-L-ascorbic acid trisodium salt</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>49752</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Activin-A&#160;</td>
			<td>R&#38;D systems</td>
			<td>338-AC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agarose&#160;</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>15510-019</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aprotinin</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>A1153</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aqua ad injectabilia</td>
			<td>Baxter GmbH</td>
			<td>1428</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B27 PLUS insulin&#160;</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>17504-044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BMP-4</td>
			<td>R&#38;D systems</td>
			<td>314-BP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collagenase II&#160;</td>
			<td>Worthington</td>
			<td>LS004176</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM</td>
			<td>Biochrom</td>
			<td>F0415</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMSO&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>D4540</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DNase II, type V (from bovine spleen)</td>
			<td>Sigma&#160;</td>
			<td>D8764</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dorsomorphin&#160;</td>
			<td>abcam</td>
			<td>ab120843</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDTA&#160;</td>
			<td>Roth</td>
			<td>8043.2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal calf serum</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>10437028</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FGF2</td>
			<td>Miltenyi Biotec</td>
			<td>130-104-921</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fibrinogen (bovine)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>F8630</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Geltrex&#160;</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>A1413302</td>
			<td>For coating: 1:200 dilution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HBSS w/o Ca2+/Mg2+&#160;</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>14175-053</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES&#160;</td>
			<td>Roth</td>
			<td>9105.4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Horse serum</td>
			<td>Life technologies</td>
			<td>26050088</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human serum albumin&#160;</td>
			<td>Biological Industries</td>
			<td>05-720-1B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Insulin, human</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>I9278</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-Glutamin</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>25030-024</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lipidmix&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>L5146</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matrigel</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>354234</td>
			<td>For EHT reconsitutionmix.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-Benzyl-p-Toluenesulfonamide</td>
			<td>TCI</td>
			<td>B3082-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS w/o MgCl2/CaCl2</td>
			<td>Biochrom</td>
			<td>14190</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin/Streptomycin</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15140</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluronic F-127&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P2443</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyvinyl alcohol&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P8136</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RPMI 1640&#160;</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>21875</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium selenite</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S5261</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TGF&#223;1</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>100-21</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thrombin</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>T7513</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transferrin&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>T8158</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Y-27632</td>
			<td>Biorbyt</td>
			<td>orb6014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>hiPSC</td>
			<td>Custom made at UKE hamburg</td>
			<td>na</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>iCell cardiomyocytes kit</td>
			<td>Cellular Dynamics International</td>
			<td>CMC-100-010-001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluricyte cardiomyocyte kit</td>
			<td>Pluriomics</td>
			<td>PCK-1.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cor.4U - HiPSC cardiomyocytes kit</td>
			<td>Axiogenesis AG</td>
			<td>Ax-C-HC02-FR3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cellartis cardiomyocytes</td>
			<td>Takara Bio USA, Inc.</td>
			<td>Y10075</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

automated contraction analysis of human engineered heart tissue for cardiac drug safety screening

Cardiac Tissue Engineering beschreibt Techniken dreidimensionale Krafterzeugungs engineered Gewebe zu bilden. Für die Umsetzung dieser Verfahren in der Grundlagenforschung und die präklinische Entwicklung von Medikamenten, ist es wichtig, Protokolle zur automatisierten Generierung und Analyse unter standardisierten Bedingungen zu entwickeln. Hier präsentieren wir eine Technik Engineered Herzgewebe (EHT) von Kardiomyozyten verschiedener Spezies zu erzeugen (Ratte, Maus, Mensch). Die Technik beruht auf der Anordnung eines Fibrin-Gel, das dissoziiert Kardiomyozyten zwischen elastischer Polydimethylsiloxan (PDMS) Einträgen in einem 24-Well-Format. Dreidimensionale, krafterzeugende EHTs bilden innerhalb von zwei Wochen nach dem Gießen. Dieses Verfahren ermöglicht die Erzeugung von mehreren hundert EHTs pro Woche und ist technisch nur durch die Verfügbarkeit von Kardiomyozyten (0,4-1,0 × 10 6 / EHT) begrenzt. Bewertung der auxotonisches Muskelkontraktionen in einem modifizierten Inkubationskammer mit einem mechan durchgeführtische Verriegelung für 24-Well-Platten und eine Kamera auf der Oberseite dieser Kammer angeordnet. Eine Software steuert eine Kamera auf einem XYZ-Achsensystem an jede EHT bewegt. EHT Kontraktionen werden durch eine automatisierte Figur Erkennungsalgorithmus erkannt wird, und wird eine Kraft berechnet, basierend auf Verkürzung der EHT und die elastische Neigung und die Geometrie der PDMS Beiträge. Dieses Verfahren ermöglicht die automatisierte Analyse von hohen Zahl von EHT unter standardisierten und sterilen Bedingungen. Die zuverlässige Erkennung von Arzneimittelwirkungen auf Kardiomyozyten Kontraktion ist von entscheidender Bedeutung für die Herzarzneimittelentwicklung und Sicherheitspharmakologie. Wir zeigen, mit dem Beispiel der hERG Kanalinhibitor E-4031, dass das menschliche EHT System Arzneimittelantworten auf der Kontraktion Kinetik des menschlichen Herzens nachbildet, angibt, dass es ein vielversprechendes Werkzeug für die kardialen Arzneimittelsicherheit Screening sein.

Herzdifferenzierung und Herstellung von EHT HiPSC wurde auf reduziertem Wachstumsfaktor Basalmembranmatrix erweitert, dissoziiert mit EDTA und embryoid bodies (EBs) über Nacht in Spinnerflaschen gebildet. Nach mesodermalen Induktion für drei Tage wurde kardiale Differenzierung mit dem Wnt-Inhibitor ausgelöst. Nach ~ 17 Tagen Differenzierung Protokoll wurde schlagen EBs in einzelne Zellen dissoziiert mit Kollagenase Typ II <str...

Watch this Scientific Journal Video about Automated Contraction Analysis of Human Engineered Heart Tissue for Cardiac Drug Safety Screening at JoVE.com

Automated Contraction Analysis of Human Engineered Heart Tissue for Cardiac Drug Safety Screening

Hier zeigen wir die Herstellung von humanen konstruierte Herzgewebe aus induzierten pluripotenten Stammzellen (hiPSC) abgeleitetes Kardiomyozyten. Wir stellen eine Methode Kontraktionskraft und beispielhafte Veränderung der Kontraktionsmuster durch den hERG-Kanal-Hemmer E-4031 zu analysieren. Dieses Verfahren zeigt hohe Robustheit und die Eignung für das Herz Wirkstoff-Screening.

Automatische Kontraktions Analyse menschlicher Engineered Herzgewebe für Herz Drug Safety Screening

Cardiac tissue engineering describes techniques to constitute three dimensional force-generating engineered tissues. For the implementation of these ...

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Pharmacology

Bioengineering

Unit 1

Cardiovascular Drugs: Antiarrhythmic and Heart Failure Drugs

SCIENTISTS IN ACTION

Bioluminescence Imaging for Assessment of Immune Responses Following Implantation of Engineered Heart Tissue (EHT)

Bioluminescence Imaging for Assessment of Immune Responses Following Implantation of Engineered Heart Tissue EHT

Biolumineszenz-Bildgebung für die Beurteilung von Immunantworten nach der Implantation von Engineered Heart Tissue (EHT)

Various techniques of cardiac tissue engineering have been pursued in the past decades including scaffolding strategies using either native or ...

Forschung

Biotechnik

Self-reporting Scaffolds for 3-Dimensional Cell Culture

Selbstberichts Gerüste für 3-Dimensional Cell Culture

Culturing cells in 3D on appropriate scaffolds is thought to better mimic the in vivo microenvironment and increase cell-cell interactions. The resulting ...

Analysis of Tubular Membrane Networks in Cardiac Myocytes from Atria and Ventricles

Analyse von Membranrohrnetze in Herzmuskelzellen von Vorhöfe und Kammern

In cardiac myocytes a complex network of membrane tubules - the transverse-axial tubule system (TATS) - controls deep intracellular signaling functions. ...

Hollow Fiber Bioreactors for In Vivo-like Mammalian Tissue Culture

Hollow Fiber Bioreactors for In Vivo-like Mammalian Tissue Culture

Hohlfaser-Bioreaktoren für<em&gt; In Vivo</em&gt; -ähnlichen Mammalian Gewebekultur

Tissue culture has been used for over 100 years to study cells and responses ex vivo. The convention of this technique is the growth of anchorage ...

Construction of Defined Human Engineered Cardiac Tissues to Study Mechanisms of Cardiac Cell Therapy

Bau von Defined Menschen Engineered Herzgewebe zur Untersuchung Mechanismen der Herzzelltherapie

Human cardiac tissue engineering can fundamentally impact therapeutic discovery through the development of new species-specific screening systems that ...

A Combined 3D Tissue Engineered In Vitro/In Silico Lung Tumor Model for Predicting Drug Effectiveness in Specific Mutational Backgrounds

A Combined 3D Tissue Engineered In Vitro/In Silico Lung Tumor Model for Predicting Drug Effectiveness in Specific Mutational Backgrounds

Ein kombiniertes 3D-Gewebezüchtungen<em&gt; In Vitro</em&gt; /<em&gt; In Silico</em&gt; Lungentumormodell für Hintergründe in bestimmten Mutations Drug Wirksamkeit vorhersagen

In the present study, we combined an in vitro 3D lung tumor model with an in silico model to optimize predictions of drug response based on a specific ...

Neonatal Cardiac Scaffolds: Novel Matrices for Regenerative Studies

Neonatal Cardiac Scaffolds: Neuartige Matrices für Regenerative Studies

The only definitive therapy for end stage heart failure is orthotopic heart transplantation.  Each year, it is estimated that more than 100,000 donor ...

Use of High-Throughput Automated Microbioreactor System for Production of Model IgG1 in CHO Cells

Einsatz von Hochdurchsatz-automatisierte Microbioreactor-System für die Produktion des Modells IgG1 in CHO-Zellen

Automated microscale bioreactors (15 mL) can be a useful tool for cell culture engineers. They facilitate the simultaneous execution of a wide variety of ...

Preparation of Mesh-Shaped Engineered Cardiac Tissues Derived from Human iPS Cells for In Vivo Myocardial Repair

Vorbereitung von Mesh-Shaped Engineered Cardiac Tissues derived from Human iPS Cells for In Vivo Myokard repair

The current protocol describes methods to generate scalable, mesh-shaped engineered cardiac tissues (ECTs) composed of cardiovascular cells derived from ...

Cardiac Spheroids as in vitro Bioengineered Heart Tissues to Study Human Heart Pathophysiology

Herzsphäroide als in vitro bioengineered Herzgewebe zur Untersuchung der menschlichen Herzpathophysiologie

Despite several advances in cardiac tissue engineering, one of the major challenges to overcome remains the generation of a fully functional vascular ...