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Echtzeitmessungen von Kalzium- und Kontraktilitätsparametern in humanen induzierten pluripotenten...
Echtzeitmessungen von Kalzium- und Kontraktilitätsparametern in humanen induzierten pluripotenten...
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Biology
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JoVE Journal Biology
Real-Time Measurements of Calcium and Contractility Parameters in Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes

Echtzeitmessungen von Kalzium- und Kontraktilitätsparametern in humanen induzierten pluripotenten Stammzell-abgeleiteten Kardiomyozyten

Full Text
3,543 Views
06:42 min
May 26, 2023

DOI: 10.3791/65326-v

Rafeeh Dinani1,2, Emmy Manders1,2,3, Michiel Helmes1,2,3, Lili Wang4, Bjorn C. Knollmann4, Diederik W. D. Kuster1,2, Jolanda van der Velden1,2

1Division of Physiology, Amsterdam UMC,Vrije University, 2Heart Failure & Arrhythmias,Amsterdam Cardiovascular Sciences, 3CytoCypher BV, 4Division of Clinical Pharmacology,Vanderbilt School of Medicine

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study introduces a user-friendly method to measure the contractility and calcium handling of human-induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (hiPSC-CMs). The approach allows researchers to rapidly assess the effects of genetic mutations and pharmacological interventions, demonstrating its utility in drug screening and understanding cellular mechanisms.

Key Study Components

Research Area

  • Cardiomyocyte function
  • Drug interventions
  • Cellular pathophysiology

Background

  • hiPSC-CMs are valuable for studying cardiac diseases.
  • Understanding contraction and calcium dynamics is crucial for characterizing cardiomyocyte function.
  • A reproducible measurement platform is necessary for effective experimentation.

Methods Used

  • Optics-based measurement system for contractility and calcium measurements
  • Human-induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes
  • Pixel correlation techniques and cytosolver analysis

Main Results

  • The method successfully captured synchronized contraction and relaxation along with calcium transients.
  • Application of beta-adrenergic receptor agonist iso increased beat frequency and improved contractile kinetics.
  • Data was efficiently analyzed using the Cytosolver program.

Conclusions

  • This method enhances the ability to study cardiac function at a cellular level.
  • It supports the development of therapeutic strategies through preclinical drug screening.

Frequently Asked Questions

What is the significance of using hiPSC-derived cardiomyocytes?
They provide a patient-specific model to study cardiac diseases and drug responses.
How does the measurement platform ensure reproducibility?
The platform standardizes conditions and measurement protocols, reducing variability.
What role does the calcium sensitive FloA-PhoR play in the experiment?
It allows for real-time measurements of intracellular calcium transients during contractions.
Can this method be applied to other cell types?
While designed for cardiomyocytes, the platform may be adaptable to other cell types with similar contractility features.
How does the platform contribute to drug screening?
It enables the rapid evaluation of drug effects on cardiac function, facilitating preclinical assessments.
What parameters are analyzed in the study of contractility?
Key parameters include resting frequency, time to peak contractility, and time to baseline contractility.
Is the method suitable for high-throughput screening?
Yes, the platform supports multiple plate formats for high-throughput applications.

Hier wird eine etablierte Methode beschrieben, um Kontraktilitäts- und Kalziummessungen in humanen induzierten pluripotenten Stammzell-abgeleiteten Kardiomyozyten unter Verwendung einer optischen Plattform durchzuführen. Diese Plattform ermöglicht es den Forschern, die Auswirkungen von Mutationen und die Reaktion auf verschiedene Reize schnell und reproduzierbar zu untersuchen.

Humane induzierte pluripotente Stammzellen aus Kardiomyozyten stellen ein leistungsfähiges Werkzeug dar, um mutationsvermittelte Veränderungen der Kardiomyozytenfunktion zu untersuchen und die Auswirkungen von Stressoren und medikamentösen Interventionen zu definieren. Es besteht ein Bedarf an einer Plattform, in der die Kontraktilität und die Kalziumhandhabung von humanen induzierten pluripotenten Stammzellen aus Kardiomyozyten auf benutzerfreundliche und reproduzierbare Weise gemessen werden können. Diese Methode ermöglicht es den Forschern, die Kontraktilität von humanen induzierten pluripotenten Stammzellen durch Pixelkorrelation zu untersuchen und intrazelluläre Kalziumtransienten gleichzeitig zu messen, indem die Zellen mit kalziumsensitivem Fluorophor beladen werden.

Durch die Verwendung dieser Plattform ist es möglich, paarweise Messungen in einer gut erhaltenen Temperaturumgebung und verschiedenen Plattenformaten durchzuführen und sofort auf die Daten zuzugreifen. Diese Methode ermöglicht die Untersuchung zellulärer Pathomechanismen und bewertet die Wirkung von Verbindungen und die Funktionalität von humanen iPSC-abgeleiteten Kardiomyozyten, die im präklinischen Wirkstoff-Screening-Prozess hilfreich sein können.

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Biologie Heft 195

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