Análisis automatizado contracción de ingeniería tisular para la Detección del Corazón Humano cardíaca Drug Safety

Ingra Mannhardt; Umber Saleem; Anika Benzin; Thomas Schulze; Birgit Klampe; Thomas Eschenhagen; Arne Hansen

doi:10.3791/55461

Se requiere una suscripción a JoVE para ver este contenido. Inicie sesión o comience su prueba gratuita.

Artículo de método

Análisis automatizado contracción de ingeniería tisular para la Detección del Corazón Humano cardíaca Drug Safety

13.2K visualizaciones

⸱

DOI:

10.3791/55461

⸱

15 de abril de 2017

Ingra Mannhardt¹ , Umber Saleem¹ , Anika Benzin¹ , Thomas Schulze¹ , Birgit Klampe¹ , Thomas Eschenhagen¹ , Arne Hansen¹

¹Department of Experimental Pharmacology and Toxicology, Cardiovascular Research Center, University Medical Center Hamburg-Eppendorf and DZHK (German Center for Cardiovascular Research)

En este artículo

Resumen

Aquí, se muestra la generación de tejido del corazón ingeniería humana a partir de células madre pluripotentes inducidas (hiPSC) derivada de los cardiomiocitos. Se presenta un método para analizar la fuerza de contracción y la alteración ejemplar de patrón de contracción por el hERG inhibidor del canal E-4031. Este método muestra alto nivel de robustez y la idoneidad para la detección de drogas cardíaco.

Resumen

la ingeniería de tejidos cardíaco describe técnicas para constituir tres tejidos de ingeniería dimensionales generadores de fuerza. Para la aplicación de estos procedimientos en la investigación básica y el desarrollo preclínico de fármacos, es importante desarrollar protocolos para la generación y el análisis automatizado bajo condiciones estandarizadas. A continuación, presentamos una técnica para generar tejido del corazón diseñados (EHT) de los cardiomiocitos de diferentes especies (rata, ratón, humano). La técnica se basa en el montaje de una fibrina-gel que contiene cardiomiocitos disociados entre polidimetilsiloxano elástico (PDMS) mensajes en un formato de 24 pocillos. Tridimensionales, técnicos en salud ambiental de generación de fuerza constituyen un plazo de dos semanas después de la fundición. Este procedimiento permite la generación de varios cientos de técnicos en salud ambiental por semana y es técnicamente limitado sólo por la disponibilidad de los cardiomiocitos (0,4-1,0 x 10 ⁶ / EHT). Evaluación de las contracciones musculares auxotonic se realiza en una cámara de incubación modificado con un mechanenclavamiento ical para placas de 24 pocillos y una cámara colocada en la parte superior de esta cámara. Un software controla una cámara se movió en un sistema de ejes XYZ a cada EHT. contracciones EHT son detectadas por un algoritmo de reconocimiento de la figura automatizado, y la fuerza se calcula sobre la base de acortamiento de la EHT y la propensión elástica y la geometría de los puestos de PDMS. Este procedimiento permite el análisis automatizado de alto número de EHT bajo condiciones estandarizadas y estériles. La detección fiable de efectos del fármaco sobre la contracción de los cardiomiocitos es crucial para el desarrollo de fármacos cardíaco y farmacología de seguridad. Demostramos, con el ejemplo del inhibidor del canal hERG E-4031, que el sistema de EHT humana replica las respuestas de drogas sobre la cinética de contracción del corazón humano, lo que indica que es una herramienta prometedora para la detección de la seguridad del fármaco cardiaco.

Introducción

efectos secundarios cardiacos como el síndrome de QT largo inducido por fármacos han dado lugar a las retiradas del mercado en los últimos años. Las estadísticas indican que alrededor del 45% de todas las extracciones son debido a los efectos no deseados sobre el sistema cardiovascular ^1. Este fracaso de drogas después de que el proceso de desarrollo y aprobación caro es el peor de los casos para las compañías farmacéuticas. Por lo tanto, los departamentos de investigación y desarrollo se centran en la detección de tales efectos cardiovasculares no deseados desde el principio. Por razones económicas y éticas, los esfuerzos para reducir los exp....