一个三种培养心脏芯片平台与iPSC衍生的心脏细胞用于预测性心脏毒性测试

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 心血管研究研究心血管研究
• 药物发现 药物发现 药物发现

背景情况:

• 药物开发中的高消耗率,特别是由于心脏毒性,显著增加了研发成本和时间表.
• 当前的临床前模型往往缺乏足够的生理复杂性,特别是血管系统,以准确预测体内药物反应.
• 血管成分对于了解药物分发及其对心脏健康的影响至关重要.

研究的目的:

• 开发和验证一个生理相关的心脏芯片 (HoC) 平台,以改善心脏毒性评估.
• 整合包括内皮细胞在内的关键心脏细胞类型,以更好地模仿本地心脏微环境.
• 评估平台能够比传统模型更准确地预测药物诱导的心脏毒性的能力.

主要方法:

• 开发了一个芯片上心脏 (HoC) 平台,使用人类诱导多能干细胞 (iPSC) 衍生的心肌细胞,心脏纤维细胞和从单一遗传源的内皮细胞的三种培养系统.
• 在 perfusion 中维持细胞活力 (>90%) 和功能成熟度7天.
• 通过对异二醇的慢性反应评估功能成熟度,并通过使用多克索鲁比评估心脏毒性.

主要成果:

• 三种培养的HOC系统证明了持续的细胞活力和功能成熟度,对药理学刺激做出了适当的反应.
• 将内皮细胞纳入HoC平台显著减轻了多克索鲁比诱导的心脏毒性.
• 这种在传统模型中缺少的保护作用,强调了血管成分在复制体内药物反应中的重要性.

结论:

• 开发的芯片上心脏平台通过结合内皮细胞提供了增强的生理相关性,这对于准确的心脏毒性评估至关重要.
• 这种可扩展的平台代表了改进临床前药物安全性评估和潜在减少动物试验的变革性工具.
• 这些发现强调了血管整合在预测药物诱导的心脏不良事件中的关键作用.