为心脏贴片组织工程设计一个强大而无otropic 的心脏特异性的细胞外矩阵支架,用于心脏贴片组织工程
Te-An Chen1, Brandon B Zhao1, Richard A Balbin1
1Department of Biomedical Engineering, Texas A&M University, College Station, TX 77843, USA.
Matrix biology plus
|June 17, 2024
概括
这项研究优化了人类诱导的多能干细胞衍生的心脏纤维细胞细胞外细胞矩阵 (ECM) 产生心脏补丁. 由此产生的坚固,对齐的ECM支架增强了心肌细胞的成熟,显示了对心脏组织工程的希望.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 干细胞生物学 干细胞生物学
- 心血管研究研究心血管研究
背景情况:
- 来自人类诱导的多能干细胞 (hiPSCs) 衍生的心脏纤维细胞 (hiPSC-CFs) 的细胞外基质 (ECM) 为心脏补丁提供了生物支架.
- 由hiPSC-CF衍生的ECM (hiPSC-CF-ECM) 可以通过提供心脏特异性线索来促进心肌细胞的成熟.
- 在实现hiPSC-CF-ECM的足够强度和厚度方面存在挑战.
研究的目的:
- 优化微基板上hiPSC-CFs的培养期,以达到适当的ECM沉积,脚手架厚度和机械强度.
- 为工程心脏补丁创建一个对齐的,坚固的,心脏特定的ECM支架.
- 评估开发的ECM支架在增强心肌细胞成熟和组织方面的潜力.
主要方法:
- 培养hiPSC-CFs在微基板上2到10周,以优化ECM沉积和对齐.
- 制造了一个异构的hiPSC-CF-ECM支架,然后进行脱细胞化.
- 使用液态染色体质谱法 (LC-MS) 分析了ECM组成.
- 通过单轴拉伸来评估脚手架的机械性能.
- 在ECM支架上评估hiPSC衍生的心肌细胞 (hiPSC-CM) 的对齐和成熟.
主要成果:
- 6周的优化培养期产生了一种异型纳米纤维的hiPSC-CF-ECM支架,厚度为20.0 ± 2.1μm.
- 经过ECM组合分析,发现了特定于心脏的纤维状和非纤维状原体以及母细胞蛋白.
- 脚手架表现出强大的抗拉能力.
- 在脚手架上培养的hiPSC-CMs显示与ECM纳米纤维和成熟结构蛋白组织保持一致.
结论:
- 成功地改进了异型性hiPSC-CF-ECM的培养持续时间,以创建类似于心脏微环境的坚固支架.
- 这种完全生物的,异型的,心脏特异性的ECM支架在心脏补丁工程方面具有显著的潜力.
- 优化的ECM支架促进心肌细胞对齐和成熟,推进心脏组织再生策略.
