研究進(jìn)展：心臟類器官芯片-微流控 | Nature Protocols

來源：上海冪方電子科技有限公司      分類：前瞻 2025-04-16 09:30:14 36閱讀次數(shù)

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心臟類器官芯片Cardiac organs-on-a-chip (OoCs) 或微生理系統(tǒng)，可用于預(yù)測新候選藥物的心臟效應(yīng)，包括意外的心臟結(jié)果，這是藥物損耗的主要原因之一。

近日，美國食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration）M. Iveth Garcia，Alexandre J. S. Ribeiro等，在Nature Protocols上發(fā)文，概述了如何制備和使用含有從人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞human induced pluripotent stem cells (hiPS細(xì)胞)分化心肌細(xì)胞的心臟類器官芯片OOC。

hiPS細(xì)胞來源不同遺傳背景人類細(xì)胞的可靠來源，也具有巨大的潛力，特別是當(dāng)在作為生理相關(guān)培養(yǎng)平臺的OOC中培養(yǎng)時。為了促進(jìn)hiPS細(xì)胞衍生的心臟OOC，在藥物開發(fā)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，需要首先確保其制備和使用的可重復(fù)性。該方案旨在提供關(guān)于如何減少OOC中hiPS細(xì)胞維持、分化、加載和成熟過程中變異性來源的關(guān)鍵信息。

這些程序中的可變性，可導(dǎo)致在OOC中形成的微組織批次之間的分化和可變功能后的不一致的純度。該方案，還側(cè)重于描述使用活細(xì)胞顯微鏡方法，對心臟微組織的處理和功能評估，以量化細(xì)胞電生理學(xué)、鈣瞬變和收縮性的參數(shù)。

該方案包括五個階段：（1）解凍和維持hiPS細(xì)胞，（2）分化hiPS細(xì)胞心肌細(xì)胞，（3）將分化的細(xì)胞加載到OOC中，（4）維持和表征加載的細(xì)胞，以及（5）評估和利用心臟OOC。整個方案的執(zhí)行大約需要40天。執(zhí)行該方案所需的技能是無菌技術(shù)、哺乳動物細(xì)胞培養(yǎng)和維持hiPS細(xì)胞處于多能狀態(tài)的經(jīng)驗。

Human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes and their use in a cardiac organ-on-a-chip to assay electrophysiology, calcium and contractility. 

人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞衍生的心肌細(xì)胞及其在芯片上心臟器官中，分析電生理學(xué)、鈣和收縮性的用途。

圖1:解凍后、維持時和分化WTC11 GcAMP6F-hiPS細(xì)胞前所用平板的布局和培養(yǎng)中細(xì)胞的形態(tài)學(xué)特征。

圖2:在hiPS細(xì)胞分化開始前三天和分化為心肌細(xì)胞的前六天期間培養(yǎng)物中細(xì)胞形態(tài)的變化。

圖3:將分化的細(xì)胞加載到心臟OOC中。

圖4:用于將分化的hiPS細(xì)胞-心肌細(xì)胞加載到OOC的細(xì)胞室中的兩個離心步驟。

圖5:分化心肌細(xì)胞后OOC制備階段的時間線。

文獻(xiàn)鏈接

Garcia, M.I., Dame, K., Charwat, V. et al. Human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes and their use in a cardiac organ-on-a-chip to assay electrophysiology, calcium and contractility. Nat Protoc (2025).

 https://doi.org/10.1038/s41596-025-01166-4

本文譯自Nature。

來源：今日新材料

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