Mesures en temps réel des paramètres de calcium et de contractilité dans les cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites par l’homme
26 mai 2023
Ici, une méthode établie est décrite pour effectuer des mesures de contractilité et de calcium dans des cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites par l’homme à l’aide d’une plate-forme optique. Cette plateforme permet aux chercheurs d’étudier l’effet des mutations et la réponse à divers stimuli de manière rapide et reproductible.
Les cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites par l’homme représentent un outil puissant pour étudier les changements médiés par mutation dans la fonction des cardiomyocytes et définir les effets des facteurs de stress et des interventions médicamenteuses. Il est nécessaire de disposer d’une plate-forme dans laquelle la contractilité et la manipulation du calcium des cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites par l’homme peuvent être mesurées de manière conviviale et reproductible. Cette méthode permet aux chercheurs d’étudier la contractilité des cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites par l’homme par corrélation de pixels et de mesurer simultanément les transitoires de calcium intracellulaires en chargeant les cellules avec du fluorophore sensible au calcium.
En utilisant cette plate-forme, il est possible d’effectuer des mesures jumelées dans un environnement de température bien préservé et différents formats de plaques, et d’accéder instantanément aux données. Cette méthode permet d’étudier les mécanismes pathologiques cellulaires et d’évaluer l’effet des composés et la fonctionnalité des cardiomyocytes humains dérivés de l’iPSC, qui peuvent être utiles dans le processus de sélection préclinique des médicaments.
Aperçu
Cette étude présente une méthode conviviale pour mesurer la contractilité et la gestion du calcium dans les cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites humaines (hiPSC-CMs). L'approche permet aux chercheurs d'évaluer rapidement les effets des mutations génétiques et des interventions pharmacologiques, démontrant ainsi son utilité dans le criblage de médicaments et la compréhension des mécanismes cellulaires.
Composantes clés de l'étude
Domaine de recherche
- Fonction des cardiomyocytes
- Interventions médicamenteuses
- Physiopathologie cellulaire
Contexte
- Les CM-iPS sont précieuses pour l'étude des maladies cardiaques.
- Comprendre la contraction et la dynamique du calcium est essentiel pour caractériser la fonction des cardiomyocytes.
- Une plateforme de mesure reproductible est nécessaire pour une expérimentation efficace.
Méthodes utilisées
- Système de mesure basé sur l'optique pour l'évaluation de la contractilité et des mesures de calcium
- Cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites humaines
- Techniques de corrélation de pixels et analyse par cytosolver
Résultats principaux
- La méthode a permis de capturer avec succès la contraction et le relâchement synchronisés ainsi que les transitoires calciques.
- L'application de l'agoniste des récepteurs bêta-adrénergiques iso a augmenté la fréquence cardiaque et amélioré la cinétique contractile.
- Les données ont été analysées efficacement à l'aide du programme Cytosolver.
Conclusions
- Cette méthode améliore la capacité d'étudier la fonction cardiaque au niveau cellulaire.
- Elle soutient le développement de stratégies thérapeutiques par le criblage préclinique de médicaments.
Questions fréquemment posées
Pertinence industrielle pour les cadres
La mesure en temps réel de la contractilité et des dynamiques calciques dans les cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites humaines répond à un besoin critique de modèles cardiaques prédictifs et pertinents pour l'humain dans la phase précoce de la découverte de médicaments. Cette plateforme permet une évaluation rapide et quantitative des effets de mutations et des réponses aux composés, soutenant la détection mécanistique des risques et la continuité translationnelle. L'approche améliore la prise de décision pour les portefeuilles de projets en fournissant des données reproductibles et évolutives pour l'évaluation préclinique de la sécurité et de l'efficacité cardiaques.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Permet l'interrogation d'hypothèses fonctionnelles cardiaques à l'aide de modèles cellulaires pertinentes pour l'humain.
- Facilite la réduction des risques mécanistiques en quantifiant les modifications de la contractilité et de la gestion du calcium.
- Permet la validation fonctionnelle de cibles dans les voies liées aux maladies cardiaques et à la sécurité.
- Offre une confiance prédictive pour le triage des cibles cardiaques précoces.
Développement de tests et criblage
- Propose des tests normalisés et reproductibles de contractilité et de calcium pour l'évaluation de composés.
- Permet la montée en échelle des tests selon divers formats de plaques et conditions expérimentales.
- Génère des résultats quantitatifs permettant une comparaison robuste des états de base et post-intervention.
- Permet un criblage rapide de perturbations pharmacologiques et génétiques dans les cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites humaines (hiPSC-CMs).
Recherche translationnelle et préclinique
- Aligne les paramètres fonctionnels cardiaques in vitro avec les critères d'efficacité et de sécurité précliniques.
- Assure une continuité allant de la découverte à la validation préclinique en utilisant des systèmes dérivés de tissus humains.
- Permet de prendre des décisions d'orientation fondées sur le risque en quantifiant les effets cardiaques induits par les médicaments.
- Facilite le développement de biomarqueurs transversaux pour la contractilité cardiaque et la gestion du calcium.
Intégration des pipelines et des flux de travail
Ce système de mesure basé sur l'optique s'intègre à la continuité découverte-préclinique, permettant le criblage fonctionnel précoce, les études mécanistiques et la validation translationnelle en recherche cardiaque.
- Biologie de la découverte : Quantifie la contractilité et les transitoires calciques pour tester des hypothèses cardiaques et élucider les mécanismes des maladies.
- Écrantage : Fournit des résultats reproductibles prêts à l'analyse pour l'évaluation de composés et d'agents stressants dans les cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites humaines (hiPSC-CMs).
- Analytique : Fournit des mesures quantitatives en temps réel et des sorties statistiques pour la comparaison entre différentes conditions.
- Recherche translationnelle : Relie les résultats in vitro à des critères précliniques à l'aide de modèles cardiaques pertinents pour l'humain.
- Réutilisation en entreprise : Offre une plateforme évolutive et réutilisable pour des études continues de sécurité et d'efficacité cardiaques.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans la validation des cibles cardiaques.
- Valeur opérationnelle : Normalise les essais de contractilité et de calcium pour assurer la reproductibilité et la possibilité de les amplifier.
- Valeur stratégique : Améliore les décisions d'orientation (go/no-go) et l'efficacité du capital en permettant une évaluation précoce des risques cardiaques.
- Impact sur le portefeuille : Favorise la priorisation et la progression ajustées au risque des actifs cardiaques.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise dans la culture de cardiomyocytes dérivés de CIPSh et la mise en place de tests fonctionnels.
- Requiert un instrument de mesure basé sur l'optique et un logiciel analytique compatible.
- Exige une standardisation interéquipes des protocoles d'essai et des flux de travail d'analyse des données.
- Adaptable à différents formats de plaques et dispositifs expérimentaux pour une conception d'étude flexible.
- Dépend d'un contrôle rigoureux de la température et de l'environnement pour assurer la reproductibilité des essais.
