在人工心脏组织中调节心脏生理学,使用双向光遗传工具BiPOLES
Barbora Schwarzová1, Tim Stüdemann1,2, Muhammed Sönmez1,2
1Department of Experimental Pharmacology and Toxicology, University Medical Center Hamburg-Eppendorf, Martinistr. 52, 20246, Hamburg, Germany.
Pflugers Archiv : European journal of physiology
|October 20, 2023
概括
双向对光诱发激发和沉默的奥普辛 (BiPOLES) 可以控制心肌细胞活动. 短暂的光脉冲激活心脏细胞,而连续的光静止收缩性,提供新的光遗传控制方法.
科学领域:
- 视觉遗传学 视觉遗传学
- 心脏病学 心脏病学
- 干细胞生物学 干细胞生物学
背景情况:
- 光遗传驱动器控制着神经元和心肌细胞等容易兴奋的细胞.
- 频道罗多普辛使神经元激发 () 或抑制 (阳离子).
- 双向光遗传工具将低光谱重叠的光素结合起来,用于同时控制.
研究的目的:
- 研究BiPOLES激活在心肌细胞中的作用.
- 评估BiPOLES对控制心脏细胞生理学的潜力.
主要方法:
- 在BiPOLES中敲入人类诱导的多能干细胞 (hiPSC) 的AAVS1位点.
- 分化了hiPSCs成为心肌细胞和产生的工程心脏组织 (EHT).
- 在不同的光刺激条件下表达BiPOLES的生理特征EHTs.
主要成果:
- GtACR2 (蓝色) 或Crimson (红色) 的持续光激活导致心肌细胞脱极化,停止了EHT收缩性.
- 短暂的光脉冲 (蓝色或红色) 在心肌细胞中触发了动作潜力 (AP),达到每分钟240次的速度.
- 证明了阴离子和离子通道 (rhodopsins) 都可以通过脉冲光激活心肌细胞,并通过长时间的光静止它们.
结论:
- BiPOLES可以用于激活和静止干细胞衍生的心肌细胞.
- 使用BiPOLES脉冲光刺激可以激活心脏细胞.
- 用BiPOLES进行长时间的光刺激有效地使心脏收缩性沉默.
