机器人操纵心肌细胞以识别心律失常性心肌病的间隙结调剂
Wenkun Dou1,2,3, Guanqiao Shan1,2, Qili Zhao4,5
1Institute of Robotics and Intelligent Systems, Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning, China.
Science robotics
|October 23, 2024
概括
研究人员开发了一种机器人系统,用于测量心肌细胞的间隙结功能. 这项技术为心律失常性心肌病 (ACM) 和先进的心脏病研究发现了潜在的药物.
科学领域:
- 心血管生物学 心血管生物学
- 生物医学工程 生物医学工程
- 干细胞生物学 干细胞生物学
背景情况:
- 节律失调性心肌病变 (ACM) 是年轻人突然心脏死亡的主要原因.
- 斑块基因-2 (PKP2) 的突变破坏了间隙结,导致了ACM的病原性.
- 在临床前模型中评估间隙结功能至关重要,但在技术上具有挑战性.
研究的目的:
- 开发一种高精度的机器人系统,用于量化人类诱导多能干细胞衍生心肌细胞 (iPSC-CMs) 中的间隙结功能.
- 利用该系统进行药物选,以识别ACM治疗的间隙连接功能的调节器.
- 在ACM的临床前小鼠模型中验证系统的实用性.
主要方法:
- 开发了一个机器人细胞操纵系统,与数字全息显微镜集成,用于iPSC-CMs的3D无标签成像.
- 该系统精确地测量细胞动态,执行微注射,并评估间隙结染料扩散.
- 应用该系统来选化合物对PKP2-缺陷心肌细胞间隙结透性的影响.
主要成果:
- 确定了五种化合物,这些化合物在PKP2-敲击心肌细胞中剂量依赖地增强了间隙连接的透性.
- 皮纳西迪尔 (PCO 400) 在PKP2-突变ACM小鼠模型中通过减少心律失常来证明有效性.
- 机器人系统在高通量评估间隙连接功能方面被证明是有效的.
结论:
- 开发的机器人系统提供了一种精确而高效的方法来评估间隙结的功能.
- 这项技术有助于为ACM和其他涉及间隙结功能障碍的疾病发现药物.
- 这些发现支持该系统有可能加速治疗心脏通道病变的治疗发展.
