Découper et cultiver des cœurs de porc dans des conditions physiologiques

Qinghui Ou; Riham  R.E. Abouleisa; Xian-Liang Tang; Hamzah  R. Juhardeen; Moustafa  H. Meki; Jessica  M. Miller; Guruprasad Giridharan; Ayman El-Baz; Roberto Bolli; Tamer  M.A. Mohamed

doi:10.3791/60913

Un abonnement JoVE est requis pour visualiser ce contenu. Connectez-vous ou commencez votre période d'essai gratuite.

Article de méthode

Découper et cultiver des cœurs de porc dans des conditions physiologiques

17.6K vues

⸱

DOI :

10.3791/60913

⸱

20 mars 2020

Qinghui Ou^*¹ , Riham R.E. Abouleisa^*¹ , Xian-Liang Tang¹ , Hamzah R. Juhardeen¹ , Moustafa H. Meki² , Jessica M. Miller² , Guruprasad Giridharan² , Ayman El-Baz² , Roberto Bolli¹ , Tamer M.A. Mohamed¹^,³^,⁴^,⁵^,⁶

¹Institute of Molecular Cardiology, Department of Medicine, University of Louisville, ²Department of Bioengineering, University of Louisville, ³Diabetes and Obesity Center, Department of Medicine, University of Louisville, ⁴Department of Pharmacology and Toxicology, University of Louisville, ⁵Institute of Cardiovascular Sciences, University of Manchester, ⁶Faculty of Pharmacy, Zagazig University

^* These authors contributed equally

Dans cet article

Résumé

Ce protocole décrit comment trancher et culturer le tissu cardiaque dans des conditions physiologiques pendant 6 jours. Ce système de culture pourrait être utilisé comme une plate-forme pour tester l’efficacité de nouvelles thérapies d’insuffisance cardiaque ainsi que des tests fiables de cardiotoxicité aigue dans un modèle cardiaque 3D.

Résumé

De nombreux nouveaux médicaments échouent dans les études cliniques en raison d’effets secondaires cardiotoxiques que les essais in vitro actuellement disponibles et les modèles animaux in vivo mal prédire les responsabilités cardiaques humaines, posant un fardeau de plusieurs milliards de dollars sur l’industrie pharmaceutique. Par conséquent, il existe un besoin médical non satisfait dans le monde entier de meilleures approches pour identifier la cardiotoxicité des médicaments avant d’entreprendre des essais coûteux et longs « d’abord chez l’homme ». À l’heure actuelle, seules les cellules cardiaques immatures (cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites par l’homme [hiPSC-CMs]) sont utilisées pour tester l’efficacité thérapeutique et la toxicité des médicaments, car elles sont les seules cellules cardiaques humaines qui peuvent être cultivées pendant de longues périodes. pour tester l’efficacité et la toxicité des médicaments. Cependant, un type de cellule unique ne peut pas reproduire le phénotype du tissu cardiaque 3D complexe qui est formé de plusieurs types de cellules. Fait important, l’effet des médicaments doit être testé sur les cardiomyocytes adultes, qui ont des caractéristiques différentes et des réponses de toxicité par rapport aux hélico-CM immatures. Culturing tranches cardiaques humaines est un modèle prometteur de myocarde humain intact. Cette technologie donne accès à un système multicellulaire complet qui imite le tissu cardiaque humain et reflète les conditions physiologiques ou pathologiques du myocarde humain. Récemment, grâce à l’optimisation des composantes des médias culturels et des conditions de culture pour inclure la stimulation électrique continue à 1,2 Hz et l’oxygénation intermittente du milieu de la culture, nous avons développé une nouvelle configuration du système culturel qui préserve la viabilité et la fonctionnalité des tranches de cœur humain et porcine pendant 6 jours dans la culture. Dans le protocole actuel, nous détail faisons part de la méthode de découpe et de culture du cœur de porc. Le même protocole est utilisé pour la culture des tranches de cœurs humains, de chiens, de moutons ou de chats. Ce système de culture a le potentiel de devenir un puissant modèle prédictif in situ humain pour les tests de cardiotoxicité aigu qui comble l’écart entre les résultats des tests précliniques et cliniques.

Introduction

La cardiotoxicité induite par la drogue est une cause majeure de retrait du marché¹. Dans la dernière décennie du 20^e siècle, huit médicaments non-cardiovasculaires ont été retirés du marché car ils ont entraîné la mort subite due à des arythmies ventriculaires². En outre, plusieurs thérapies anticancéreuses (bien que dans de nombreux cas efficaces) peuvent conduire à plusieurs effets cardiotoxiques, y compris la cardiomyopathie et les arythmies. Par exemple, les thérapies traditionnelles (p. ex., anthracyclines et rayonnement) et les traitements ciblés (p. ex., trastuzumab) du cancer du sein peuvent entraîner....