由hiPSC衍生的心脏纤维细胞在工程基质上动态增强hiPSC衍生的心肌细胞的机械功能

科学领域:

• 心血管生物学 心血管生物学
• 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:

• 心脏纤维细胞 (CFs) 对心脏发育,平衡和疾病至关重要,影响细胞外矩阵动力学和分泌重要的可溶性因子.
• 具有CF的人类诱导多能干细胞 (hiPSC) 衍生心肌细胞 (CMs) 的共同培养改善了CM的机械输出,但潜在的机制需要阐明.

研究的目的:

• 调查直接细胞与细胞接触与CFs向hiPSC-CM机械功能的可溶性膜信号传递的不同贡献.
• 使用工程化体外平台,比较直接培和纤维细胞条件介质 (FCM) 对CM机械性能的影响.

主要方法:

• 利用一个体外工程平台来比较三个条件:直接的hiPSC-CM和CF共同培养,hiPSC-CM单一培养与CF条件介质 (FCM),和hiPSC-CM单一培养 (控制).
• 采用数字图像相关性和定制软件来定量评估CM收缩行为,包括应变,协调和肌纤维细胞对齐.

主要成果:

• 与仅使用CM的对照组相比,hiPSC-CMs和CFs的直接共培产生了更大的收缩菌株,增加了自发收缩率,增强了收缩异性质,改善了肌纤维细胞对齐,以及更快的动力学.
• 纤维细胞受条件介质 (FCM) 单独足以诱导更大的收缩菌株和更快的收缩动力学,这些影响在去除FCM后仍然存在.
• 与单独使用CM的对照组相比,FCM并没有显著改变CM自发速率,收缩对齐,异质性或放松动力学,这表明直接细胞接触介导了一些影响.

结论:

• hiPSC-CF对hiPSC-CM机械功能产生多方面的影响,这强调了它们在原生心脏组织和体外模型中的重要性.
• 该研究成功地分离了对膜信号传递和直接细胞相互作用在调节hiPSC-CM机械功能和成熟中的作用.
• 这项研究验证了在心脏细胞模型中剖析信号通路的共同培养条件下的中等单一培养方法.