Mediciones en tiempo real de parámetros de calcio y contractilidad en cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas humanas
26 de mayo de 2023
Aquí, se describe un método establecido para realizar mediciones de contractilidad y calcio en cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas humanas utilizando una plataforma basada en óptica. Esta plataforma permite a los investigadores estudiar el efecto de las mutaciones y la respuesta a diversos estímulos de forma rápida y reproducible.
Los cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas humanas representan una poderosa herramienta para estudiar los cambios mediados por mutaciones en la función de los cardiomiocitos y definir los efectos de los factores estresantes y las intervenciones farmacológicas. Se necesita una plataforma en la que se pueda medir la contractilidad y el manejo del calcio de los cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas humanas de una manera fácil de usar y reproducible. Este método permite a los investigadores estudiar la contractilidad de los cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidos por humanos mediante la correlación de píxeles y la medición simultánea de transitorios de calcio intracelulares cargando las células con fluoróforos sensibles al calcio.
Mediante el uso de esta plataforma, es posible realizar mediciones emparejadas en un entorno de temperatura bien conservado y diferentes formatos de placas, y acceder a los datos al instante. Este método permite el estudio de los mecanismos patológicos celulares y evalúa el efecto de los compuestos y la funcionalidad de los cardiomiocitos humanos derivados de iPSC, lo que puede ser útil en el proceso de cribado preclínico de fármacos.
Descripción general
Este estudio presenta un método fácil de usar para medir la contractilidad y el manejo del calcio en cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas humanas (hiPSC-CMs). El enfoque permite a los investigadores evaluar rápidamente los efectos de mutaciones genéticas e intervenciones farmacológicas, demostrando su utilidad en la selección de fármacos y en la comprensión de los mecanismos celulares.
Componentes Clave del Estudio
Área de Investigación
- Función de los miocardiocitos
- Intervenciones farmacológicas
- Patofisiología celular
Antecedentes
- Los CM-iPSH son valiosos para el estudio de enfermedades cardíacas.
- Comprender la contracción y la dinámica del calcio es fundamental para caracterizar la función de los cardiomiocitos.
- Una plataforma de medición reproducible es necesaria para realizar experimentos eficaces.
Métodos Utilizados
- Sistema de medición basado en óptica para la contractilidad y las mediciones de calcio
- Cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas humanas
- Técnicas de correlación de píxeles y análisis con cytosolver
Resultados principales
- El método capturó con éxito la contracción y relajación sincronizadas junto con los transitorios de calcio.
- La aplicación del agonista del receptor betaadrenérgico iso aumentó la frecuencia de latidos y mejoró la cinética contráctil.
- Los datos se analizaron eficientemente utilizando el programa Cytosolver.
Conclusiones
- Este método mejora la capacidad para estudiar la función cardíaca a nivel celular.
- Apoya el desarrollo de estrategias terapéuticas mediante la selección preclínica de fármacos.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
La medición en tiempo real de la contractilidad y la dinámica del calcio en cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas humanas aborda una necesidad crítica de modelos cardíacos predictivos y relevantes para el ser humano en las primeras etapas del descubrimiento de fármacos. Esta plataforma permite una evaluación rápida y cuantitativa de los efectos de mutaciones y las respuestas a compuestos, apoyando la reducción de riesgos mecanicistas y la continuidad traslacional. El enfoque mejora la toma de decisiones en carteras al proporcionar datos reproducibles y escalables para la evaluación preclínica de seguridad y eficacia cardíaca.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Permite la verificación de hipótesis funcionales cardíacas utilizando modelos celulares relevantes para el ser humano.
- Apoya la reducción de riesgos mecanicistas mediante la cuantificación de cambios en la contractilidad y el manejo del calcio.
- Facilita la validación funcional de dianas para vías de enfermedades cardíacas y de seguridad.
- Proporciona confianza predictiva para la selección de dianas cardíacas en etapas iniciales.
Desarrollo de Pruebas y Tamizaje
- Proporciona ensayos estandarizados y reproducibles de contractilidad y calcio para la evaluación de compuestos.
- Permite la escalabilidad del ensayo en múltiples formatos de placas y condiciones experimentales.
- Genera resultados cuantitativos para la comparación robusta de estados basales y post-intervención.
- Posibilita el cribado rápido de perturbaciones farmacológicas y genéticas en CM-iPSH.
Investigación Traductiva y Preclínica
- Alinea los resultados funcionales cardíacos in vitro con los puntos finales de seguridad y eficacia preclínicos.
- Proporciona continuidad desde el descubrimiento hasta la validación preclínica mediante sistemas derivados de humanos.
- Apoya decisiones de avance ajustadas al riesgo mediante la cuantificación de los efectos cardíacos inducidos por fármacos.
- Facilita el desarrollo de biomarcadores traslacionales para la contractilidad cardíaca y el manejo del calcio.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
Este sistema de medición basado en óptica se integra en la continuidad desde el descubrimiento hasta la fase preclínica, permitiendo la selección funcional temprana, estudios mecanicistas y validación traslacional en la investigación cardíaca.
- Biología del Descubrimiento: Cuantifica la contractilidad y los transitorios de calcio para probar hipótesis cardíacas y aclarar los mecanismos de las enfermedades.
- Selección: Proporciona salidas reproducibles y listas para ensayos, para la evaluación de compuestos y agentes estresantes en CM-iPSH.
- Análisis: Ofrece mediciones cuantitativas en tiempo real y salidas estadísticas para la comparación entre diferentes condiciones.
- Investigación Traducional: Conecta los hallazgos in vitro con puntos finales preclínicos mediante modelos cardíacos relevantes para el ser humano.
- Reutilización Empresarial: Ofrece una plataforma escalable y reutilizable para estudios continuos de seguridad y eficacia cardíaca.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva y reduce la ambigüedad mecanicista en la validación de dianas cardíacas.
- Valor operativo: Estandariza los ensayos de contractilidad y calcio para garantizar reproducibilidad y escalabilidad.
- Valor estratégico: Mejora las decisiones de avance/no avance y la eficiencia del capital al permitir la evaluación temprana del riesgo cardíaco.
- Impacto en la cartera: Apoya la priorización y el avance ajustados al riesgo de los activos cardíacos.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en el cultivo de CM-iPSH y en el establecimiento de ensayos funcionales.
- Necesita instrumentación de medición basada en óptica y software analítico compatible.
- Exige la estandarización entre equipos de los protocolos de ensayo y de los flujos de trabajo de análisis de datos.
- Adaptable a diversos formatos de placas y diseños experimentales para un diseño de estudio flexible.
- Depende de un control robusto de la temperatura y del entorno para garantizar la consistencia del ensayo.
