开发一种柔软的微型基质,以增强人类诱导的多能干细胞衍生的心肌细胞的成熟
Yasaman Maaref1, Shayan Jannati2, Farah Jayousi3
1Cellular and Regenerative Medicine Centre, BC Children's Hospital Research Institute, Vancouver, BC V5Z 4H4, Canada; Biomedical Physiology and Kinesiology, Simon Fraser University, Burnaby, BC V5A 1S6, Canada.
Acta biomaterialia
|November 3, 2024
概括
人类诱导多能干细胞衍生心肌细胞 (hiPSCCMs) 在柔软的微型聚二甲基 (PDMS) 基板上成熟三周,增强其功能. 这种优化的基质促进了疾病建模的hiPSCCMs中的成年类收缩性和电生理学.
科学领域:
- 心血管研究研究心血管研究
- 干细胞生物学 干细胞生物学
- 生物材料工程 生物材料工程
背景情况:
- 人类诱导的多能干细胞衍生心肌细胞 (hiPSCCMs) 是有价值的模型,但表现不成熟.
- 与成人心肌细胞相比,这种不成熟性限制了它们在疾病建模和药物发现方面的实用性.
研究的目的:
- 为长期的hiPSCCM成熟开发和优化一个生理相关的微型基质.
- 为了研究基质刚度和微图案对hiPSCCM发育的影响.
主要方法:
- 使用激光蚀刻和造制造具有不同刚度 (2-50 kPa) 和微型的聚甲基 (PDMS) 基板.
- 在基板上长期培养 (长达90天) hiPSCCMs 集成电极用于节奏.
- 分析细胞收缩性,细胞质Ca2+短暂性,瘤细胞的定向和细胞核形态.
- 蛋白质组分析以评估与成熟相关的蛋白质表达变化.
主要成果:
- 最佳成熟,包括对齐,收缩性和Ca2+过渡性,在软PDMS (2-5kPa) 用特定微型尺寸 (2.5-5μm深度,20μm间距) 三周后实现.
- 在柔软的微型基板上培养的成熟hiPSCCM显示了增强的收缩性和更快的Ca2+短暂动力学.
- 蛋白质组分析证实,在软的微型基板上的hiPSCCM中,结构性,电生理学和代谢性蛋白质的升级成熟.
结论:
- 一个柔软的,微型的PDMS基底为成熟的hiPSCCMs提供了一个有效的平台,以达到类似成人的表型.
- 这种优化的培养系统显著改善了hiPSCCM的功能和成熟.
- 开发的基板对先进的心脏病建模,药物查和再生医学应用具有前景.
