Snijden en kweken Varkensharten onder fysiologische omstandigheden

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

Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Snijden en kweken Varkensharten onder fysiologische omstandigheden

17.7K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/60913

⸱

20 maart 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

In dit artikel

Samenvatting

Dit protocol beschrijft hoe hartweefsel te snijden en te kweken onder fysiologische omstandigheden gedurende 6 dagen. Dit cultuursysteem kan worden gebruikt als een platform voor het testen van de werkzaamheid van nieuwe harthartfalen therapieën evenals betrouwbare testen van acute cardiotoxiciteit in een 3D-hartmodel.

Samenvatting

Veel nieuwe geneesmiddelen mislukken in klinische studies als gevolg van cardiotoxische bijwerkingen als de momenteel beschikbare in vitro tests en in vivo diermodellen slecht voorspellen menselijke hartverplichtingen, die een multi-miljard dollar last voor de farmaceutische industrie. Vandaar, is er een wereldwijde onvervulde medische behoefte aan betere benaderingen om drugcardiotoxiciteit te identificeren alvorens dure en tijdrovende 'eerst in de mens' proeven aan te gaan. Momenteel worden alleen onrijpe hartcellen (door de mens geïnduceerde pluripotente cardiomyocyten uit stamcellen [hiPSC-CMs]) gebruikt om therapeutische efficiëntie en medicijntoxiciteit te testen, omdat ze de enige menselijke hartcellen zijn die langdurig kunnen worden gekweekt nodig is om de werkzaamheid en toxiciteit van geneesmiddelen te testen. Een enkelceltype kan echter het fenotype van het complexe 3D-hartweefsel dat wordt gevormd uit meerdere celtypen niet repliceren. Belangrijk is dat het effect van geneesmiddelen moet worden getest op volwassen cardiomyocyten, die verschillende kenmerken en toxiciteitreacties hebben in vergelijking met onrijpe hiPSC-CMs. Het kweken van menselijke hartschijfjes is een veelbelovend model van intact menselijk myocardium. Deze technologie biedt toegang tot een compleet meercellig systeem dat het menselijk hartweefsel nabootst en de fysiologische of pathologische omstandigheden van het menselijke myocardium weerspiegelt. Onlangs, door optimalisatie van de cultuur media componenten en de cultuur voorwaarden aan continue elektrische stimulatie op 1,2 Hz en intermitterende oxygenatie van de cultuur medium op te nemen, ontwikkelden we een nieuwe cultuur systeem setup die levensvatbaarheid behoudt en functionaliteit van mens en varken hart plakjes voor 6 dagen in de cultuur. In het huidige protocol geven we als voorbeeld de methode voor het snijden en kweken van varkenshart. Hetzelfde protocol wordt gebruikt om plakjes uit menselijke, honden-, schapen- of kattenharten te kweken. Dit cultuursysteem heeft het potentieel om een krachtig voorspellend human in situ-model te worden voor acute cardiotoxiciteitstests die de kloof tussen preklinische en klinische testresultaten dichten.

Inleiding

Drug geïnduceerde cardiotoxiciteit is een belangrijke oorzaak van de terugtrekking van de markt¹. In het laatste decennium van de^20e eeuw werden acht niet-cardiovasculaire geneesmiddelen uit de markt genomen omdat ze resulteerden in een plotselinge dood als gevolg van ventriculaire hartritmestoornissen². Bovendien kunnen verschillende anti-kankertherapieën (hoewel in veel gevallen effectief) leiden tot verschillende cardiotoxische effecten, waaronder cardiomyopathie en hartritmestoornissen. Zo kunnen zowel traditionele (bijvoorbeeld anthracyclines en bestraling) als gerichte (bijvoorbeeld trastuzumab) borstkan....