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Mediciones en tiempo real de parámetros de calcio y contractilidad en cardiomiocitos derivados de...
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JoVE Journal Biology
Real-Time Measurements of Calcium and Contractility Parameters in Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes

Mediciones en tiempo real de parámetros de calcio y contractilidad en cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas humanas

Full Text
3,574 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.

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.

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Biología Número 195

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