微工程心脏组织在芯片上具有异型细胞组成显示自我组织和改善心脏功能
Carla Cofiño-Fabres1, Tom Boonen2, José M Rivera-Arbeláez1,3
1Department of Applied Stem Cell Technologies, TechMed Centre, University of Twente, Enschede, 7522 NB, The Netherlands.
Advanced healthcare materials
|March 12, 2024
概括
这项研究开发了一种新的心脏芯片模型,使用人类细胞创建微型工程心脏组织. 这些先进的模型通过模仿心脏结构和功能更准确地改进药物查和疾病建模.
科学领域:
- 心血管研究的心血管研究.
- 生物医学工程 生物医学工程
- 干细胞技术 干细胞技术
背景情况:
- 先进的体外模型对于准确的人类心脏病建模,药物查和安全药理学至关重要.
- 传统的3D工程心脏组织 (EHT) 缺乏细胞复杂性和流动培养,而微流体心脏芯片 (HoC) 模型缺乏3D结构和精确的收缩测量.
- 现有的模型不能完全回顾人类心脏的复杂结构和功能.
研究的目的:
- 开发一种创新且用户友好的芯片上心脏 (HoC) 模型,克服当前体外心脏模型的局限性.
- 创建具有增强生理复杂性的自我组织的小型化工程心脏组织 (μEHTs).
- 在μEHT模型中研究内皮细胞层对药物反应的影响.
主要方法:
- 在微流体装置中培养人类多能干细胞 (hPSC) 衍生的心肌细胞 (CMs),内皮细胞 (ECs),光滑肌细胞 (SMCs) 和心脏纤维细胞 (FBs).
- 利用流动培养条件来促进自我组织成微型工程心脏组织 (μEHTs).
- 在开发的μEHT中评估收缩性能,导电速度和药物反应.
主要成果:
- 开发的HoC模型成功地产生了自组织的μEHTs,其心肌细胞-内皮细胞 (CM-EC) 接口模仿生理毛细血管.
- 与静态培养相比,在流动培养下的μEHTs表现出增强的收缩功能和传导速度.
- 在μEHT中存在EC层调节了药物反应,这表明潜在的屏障效应影响了心肌细胞的药物可用性.
结论:
- 开发的HOC模型为研究心脏功能和疾病提供了一个更具生理相关性的平台.
- 这些复杂度增加的高级心脏μEHTs为预测药物疗效和识别治疗点提供了强大的工具.
- 这些发现凸显了结合内皮细胞和流体培养以实现更准确的体外心脏建模的重要性.
