Génération et expansion de cardiomyocytes humains à partir de cellules mononucléaires du sang périphérique du patient

Shiqiao Ye; Xiaoping Wan; Juan Su; Akshar Patel; Blake Justis; Isabelle Deschênes; Ming-Tao Zhao

doi:10.3791/62206

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Article de méthode

Génération et expansion de cardiomyocytes humains à partir de cellules mononucléaires du sang périphérique du patient

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DOI :

10.3791/62206

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12 février 2021

Shiqiao Ye¹^,² , Xiaoping Wan³ , Juan Su¹^,² , Akshar Patel¹^,²^,⁴ , Blake Justis¹^,²^,⁵ , Isabelle Deschênes³ , Ming-Tao Zhao¹^,²^,⁵^,⁶

¹Center for Cardiovascular Research, The Abigail Wexner Research Institute, Nationwide Children’s Hospital, ²The Heart Center, Nationwide Children’s Hospital, ³Department of Physiology and Cell Biology, The Ohio State University College of Medicine, ⁴Department of Anatomy, The Ohio State University College of Medicine, ⁵MCDB Graduate Program, The Ohio State University, ⁶Department of Pediatrics, The Ohio State University College of Medicine

Dans cet article

Résumé

Ici, nous présentons un protocole pour générer et développer de manière robuste des cardiomyocytes humains à partir de cellules mononucléaires du sang périphérique du patient.

Résumé

La génération de cardiomyocytes spécifiques au patient à partir d’une seule prise de sang a suscité un énorme intérêt pour la médecine de précision sur les maladies cardiovasculaires. La différenciation cardiaque à partir des cellules souches pluripotentes induites par l’homme (CSPi) est modulée par des voies de signalisation définies qui sont essentielles au développement cardiaque embryonnaire. De nombreuses méthodes de différenciation cardiaque sur des plateformes 2D et 3D ont été développées avec diverses efficacités et rendements cardiomyocytaires. Cela a intrigué les chercheurs en dehors du terrain, car la variété de ces méthodes peut être difficile à suivre. Nous présentons ici un protocole complet qui élabore la génération et l’expansion robustes de cardiomyocytes spécifiques au patient à partir de cellules mononucléaires du sang périphérique (PBMC). Nous décrivons d’abord un protocole de reprogrammation iPSC à haute efficacité à partir de l’échantillon de sang d’un patient en utilisant des vecteurs du virus Sendai non intégrés. Nous détaillons ensuite une méthode de différenciation monocouche médiée par de petites molécules qui peut produire de manière robuste des cardiomyocytes battants à partir de la plupart des lignées iPSC humaines. En outre, un protocole évolutif d’expansion des cardiomyocytes est introduit à l’aide d’une petite molécule (CHIR99021) qui pourrait rapidement étendre les cardiomyocytes dérivés du patient pour des applications de qualité industrielle et clinique. À la fin, des protocoles détaillés pour l’identification moléculaire et la caractérisation électrophysiologique de ces iPSC-CM sont décrits. Nous nous attendons à ce que ce protocole soit pragmatique pour les débutants ayant des connaissances limitées sur le développement cardiovasculaire et la biologie des cellules souches.

Introduction

La découverte de cellules souches pluripotentes induites par l’homme a révolutionné la médecine cardiovasculaire moderne^1,². Les CSPi humaines sont capables de s’auto-renouveler et de générer tous les types de cellules dans le cœur, y compris les cardiomyocytes, les cellules endothéliales, les cellules musculaires lisses et les fibroblastes cardiaques. Les cardiomyocytes dérivés de l’iPSC des patients (iPSC-MC) peuvent servir de ressources indéfinies pour modéliser les maladies cardiovasculaires génétiquement héréditaires (MCV) et tester la sécurité cardiaque pour les nouveaux médicaments³