Automated Analysis Contrazione di ingegneria dei tessuti umani Cuore per lo screening cardiaco Drug Safety

Ingra Mannhardt; Umber Saleem; Anika Benzin; Thomas Schulze; Birgit Klampe; Thomas Eschenhagen; Arne Hansen

doi:10.3791/55461

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Articolo metodologico

Automated Analysis Contrazione di ingegneria dei tessuti umani Cuore per lo screening cardiaco Drug Safety

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DOI:

10.3791/55461

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15 aprile 2017

Ingra Mannhardt¹ , Umber Saleem¹ , Anika Benzin¹ , Thomas Schulze¹ , Birgit Klampe¹ , Thomas Eschenhagen¹ , Arne Hansen¹

¹Department of Experimental Pharmacology and Toxicology, Cardiovascular Research Center, University Medical Center Hamburg-Eppendorf and DZHK (German Center for Cardiovascular Research)

In questo articolo

Sommario

Qui mostriamo la generazione di tessuto cardiaco ingegnerizzato umano da cellule staminali pluripotenti indotte (hiPSC) -derived cardiomiociti. Presentiamo un metodo per analizzare forza di contrazione e l'alterazione esemplare del modello di contrazione dal hERG inibitore canale E-4031. Questo metodo mostra elevato livello di resistenza e affidabilità screening di farmaci cardiaco.

Abstract

ingegneria tessuto cardiaco descrive tecniche per costituire tre tessuti ingegnerizzati genera forza dimensionali. Per l'attuazione di queste procedure in ricerca di base e lo sviluppo di farmaci preclinico, è importante sviluppare protocolli per la generazione e l'analisi automatizzata in condizioni standardizzate. Qui, presentiamo una tecnica per generare tessuto cardiaco Engineered (EHT) da cardiomiociti di specie differenti (ratto, topo, umane). La tecnica si basa sul complesso di fibrina gel contenente cardiomiociti dissociate tra polidimetilsilossano elastico (PDMS) posti in un formato a 24 pozzetti. Tridimensionali, EHTs forza generatrice costituiscono entro due settimane dopo la fusione. Questo procedimento consente la generazione di diverse centinaia EHTs settimana ed è tecnicamente limitato solo dalla disponibilità di cardiomiociti (0,4-1,0 x 10 ⁶ / EHT). Valutazione delle contrazioni muscolari auxotonic viene eseguita in una camera di incubazione modificato con un meccaninterblocco ical per piastre da 24 pozzetti ed una telecamera posta sulla parte superiore di questa camera. Un software controlla una videocamera spostata su un sistema di assi XYZ a ciascun EHT. contrazioni EHT vengono rilevati da un algoritmo automatizzato figura riconoscimento, e la forza è calcolata sulla base accorciamento del EHT e la propensione elastica e geometria dei posti PDMS. Questa procedura permette di analisi automatica di un numero elevato di EHT in condizioni standardizzate e sterili. La rilevazione affidabile degli effetti della droga su cardiomiociti contrazione è cruciale per lo sviluppo di farmaci cardiaco e sicurezza farmacologica. Noi dimostriamo, con l'esempio della hERG inibitore canale E-4031, che il sistema EHT umano replica risposte farmacologiche sulla cinetica di contrazione del cuore umano, indicando che sia uno strumento promettente per lo screening sicurezza dei farmaci cardiaca.

Introduzione

effetti collaterali cardiaci, come la sindrome del QT lungo indotta da farmaci hanno portato a ritiri dal mercato negli ultimi anni. Le statistiche indicano che circa il 45% di tutti i prelievi sono causa di effetti indesiderati sul sistema cardiovascolare ^1. Questo fallimento della droga dopo il costoso processo di sviluppo e approvazione è lo scenario peggiore per le aziende farmaceutiche. reparti di ricerca e sviluppo, pertanto si concentrano sul rilevamento di tali effetti cardiovascolari indesiderati nella fase iniziale. Per preoccupazioni economiche ed etiche, gli sforzi per ridurre gli esperimenti sugli animali e sostituirli con nuovi t....