مهندسی عضلات بطنی قلب انسانی بر مبنای یک سیستم بسیار کارآمد برای خالص سازی کاردیومیوسیت های بطنی مشتق از سلول های بنیادی پرتوان انسانی
تاریخ انتشار: شنبه 22 مهر 1396
| امتیاز:
پیشینه:
اغلب عفونت ها در شریان کرونری چپ نزولی قدامی رخ می دهد و منجر به آسیب میوکاردیوم بطن چپ می شود. اگرچه سلول های بنیادی پرتوان فعلی و تکنیک های تمایز قلبی هدایت شده قادر به تولید کاردیومیوسیت های انسانی شبه جنینی است، اما جداسازی کاردیومیوسیت های بطنی خالص چالش برانگیز است. برای ترمیم آسیب بطنی، ما در نظر داشتیم که یک سیستم خالص سازی بسیار موثر را برای دیست آوردن کاردیومیوسیت های بطنی هموژن و آماده سازی عضلات بطنی مهندسی شده قلب انسانی در ظروف آزمایشگاهی ایجاد کنیم.
روش ها:
سیستم خالص سازی از تکنیک ویرایش ژنی بواسطه TALEN برای وارد کردن مارکر انتخابی EGFP یا نئومایسین بعد از لوکوس MYL2 در سلول هی بنیادی پرتوان انسانی استفاده کرد. کاردیومیوسیت های بطنی خالص سازی شده اولیه FACS، qPCR، آرایه میکروالکترودی و پچ کلامپ ارزیابی شد. در آزمایش های بعدی، مخلوط کاردیومیوسیت های بطنی بالغ MYL2 مثبت و سلول های مزانشیمی با ماتریکس قلبی سلول زدایی شده طبیعی هم کشت شد. آنالیزهای بافتی و الکتروفیزیولوژی بافت های شکل گرفته دو هفته بعد صورت گرفت.
نتایج:
کاردیومیوسیت های بطنی انسانی به طور موثری بر مبنای سیستم خالص سازی با استفاده از G418 یا انتخاب فلوسایتومتری جداسازی شدند. زمانی که با ماتریکس قلبی سلول زدایی شده طبیعی به عنوان داربست ترکیب شدند، عضلات بطنی قلب انسانی دارای عملکرد در ظروف آزمایشگاهی تولید شد.
جمع بندی:
این عضلات قلبی انسانی مهندسی شده می تواند ابزار بزرگی برای درمان بازسازی کننده آسیب بطن قلبی و هم چنین غربالگری دارویی و مدل سازی بیماری خاص بطن در آینده باشد.
Stem Cell Res Ther. 2017 Sep 29;8(1):202. doi: 10.1186/s13287-017-0651-x.
Engineering human ventricular heart muscles based on a highly efficient system for purification of human pluripotent stem cell-derived ventricular cardiomyocytes.
Li B1,2, Yang H1,2, Wang X3,4, Zhan Y1,2, Sheng W5, Cai H1,2, Xin H1,2, Liang Q1,2, Zhou P1,2, Lu C1,2, Qian R1,2, Chen S1,2, Yang P6, Zhang J7, Shou W8, Huang G9, Liang P10,11, Sun N12,13,14.
Abstract
BACKGROUND:
Most infarctions occur in the left anterior descending coronary artery and cause myocardium damage of the left ventricle. Although current pluripotent stem cells (PSCs) and directed cardiac differentiation techniques are able to generate fetal-like human cardiomyocytes, isolation of pure ventricular cardiomyocytes has been challenging. For repairing ventricular damage, we aimed to establish a highly efficient purification system to obtain homogeneous ventricular cardiomyocytes and prepare engineered human ventricular heart muscles in a dish.
METHODS:
The purification system used TALEN-mediated genomic editing techniques to insert the neomycin or EGFP selection marker directly after the myosin light chain 2 (MYL2) locus in human pluripotent stem cells. Purified early ventricular cardiomyocytes were estimated by immunofluorescence, fluorescence-activated cell sorting, quantitative PCR, microelectrode array, and patch clamp. In subsequent experiments, the mixture of mature MYL2-positive ventricular cardiomyocytes and mesenchymal cells were cocultured with decellularized natural heart matrix. Histological and electrophysiology analyses of the formed tissues were performed 2 weeks later.
RESULTS:
Human ventricular cardiomyocytes were efficiently isolated based on the purification system using G418 or flow cytometry selection. When combined with the decellularized natural heart matrix as the scaffold, functional human ventricular heart muscles were prepared in a dish.
CONCLUSIONS:
These engineered human ventricular muscles can be great tools for regenerative therapy of human ventricular damage as well as drug screening and ventricular-specific disease modeling in the future.