Real-time metingen van calcium- en contractiliteitsparameters in door de mens geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide cardiomyocyten
26 mei 2023
Hier wordt een gevestigde methode beschreven om contractiliteits- en calciummetingen uit te voeren in door de mens geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide cardiomyocyten met behulp van een op optica gebaseerd platform. Dit platform stelt onderzoekers in staat om het effect van mutaties en de reactie op verschillende stimuli op een snelle en reproduceerbare manier te bestuderen.
Door de mens geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide cardiomyocyten vormen een krachtig hulpmiddel voor het bestuderen van mutatie-gemedieerde veranderingen in cardiomyocytenfunctie en het definiëren van de effecten van stressoren en medicamenteuze interventies. Er is behoefte aan een platform waarin contractiliteit en calciumbehandeling van door de mens geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide cardiomyocyten op een gebruiksvriendelijke en reproduceerbare manier kunnen worden gemeten. Deze methode stelt onderzoekers in staat om contractiliteit van door de mens geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide cardiomyocyten te bestuderen door pixelcorrelatie en tegelijkertijd intracellulaire calciumtransiënten te meten door de cellen te laden met calciumgevoelige fluorofoor.
Door dit platform te gebruiken, is het mogelijk om gepaarde metingen uit te voeren in een goed bewaarde temperatuuromgeving en verschillende plaatformaten, en om direct toegang te krijgen tot de gegevens. Deze methode maakt de studie van cellulaire pathomechanismen mogelijk en evalueert het effect van verbindingen en de functionaliteit van menselijke iPSC-afgeleide cardiomyocyten, die nuttig kunnen zijn in het preklinische screeningproces van geneesmiddelen.
Overzicht
Deze studie introduceert een gebruiksvriendelijke methode om de contractiliteit en calciumhuishouding van menselijke geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide cardiomyocyten (hiPSC-CM's) te meten. De aanpak stelt onderzoekers in staat om snel de effecten van genetische mutaties en farmacologische interventies te beoordelen, wat de bruikbaarheid ervan aantoont voor drug screening en het begrijpen van cellulaire mechanismen.
Belangrijkste Onderdeel van de Studie
Onderzoeksgebied
- Functie van cardiomyocyten
- Farmacologische interventies
- Cellulaire pathofysiologie
Achtergrond
- hiPSC-CM's zijn waardevol voor het bestuderen van hartaandoeningen.
- Inzicht in contractie en calciumdynamiek is essentieel voor het karakteriseren van de functie van cardiomyocyten.
- Een reproduceerbaar meetplatform is noodzakelijk voor effectieve experimenten.
Gebruikte methoden
- Optisch meetsysteem voor contractiliteit- en calciummetingen
- Menselijke geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide cardiomyocyten
- Pixelcorrelatietechnieken en cytosolver-analyse
Belangrijkste resultaten
- De methode legde succesvol gesynchroniseerde contractie en relaxatie vast, samen met calciumtransiënten.
- Toediening van de bèta-adrenerge receptoragonist iso verhoogde de slagfrequentie en verbeterde de contractiele kinetiek.
- De gegevens werden efficiënt geanalyseerd met behulp van het Cytosolver-programma.
Conclusies
- Deze methode verbetert de mogelijkheid om de hartfunctie op cellulair niveau te bestuderen.
- Het ondersteunt de ontwikkeling van therapeutische strategieën via preklinische drugscreening.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Real-time meting van de contractiliteit en calciumdynamiek in hiPSC-afgeleide cardiomyocyten voorziet in een kritieke behoefte aan voorspellende, mensrelevant cardiale modellen in de vroege fase van geneesmiddelenontwikkeling. Dit platform maakt een snelle, kwantitatieve beoordeling van mutatie-effecten en respons op verbindingen mogelijk, wat bijdraagt aan mechanische risicoreductie en translationele continuïteit. De benadering verbetert de besluitvorming binnen het portfolio door reproduceerbare, schaalbare gegevens te leveren voor preklinische evaluaties van de cardiale veiligheid en effectiviteit.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Target Validatie
- Maakt het onderzoeken van cardiale functionele hypothesen mogelijk met behulp van menselijk relevante celmodellen.
- Ondersteunt mechanische risicoreductie door het kwantificeren van veranderingen in contractiliteit en calciumhuishouding.
- Faciliteert functionele targetvalidatie voor cardiale ziekten en veiligheidspaden.
- Biedt voorspellende zekerheid voor de triage van cardiale targets in een vroeg stadium.
Screening & assayontwikkeling
- Levert gestandaardiseerde, reproduceerbare contractiliteits- en calciumassays voor de evaluatie van verbindingen.
- Ondersteunt de schaalbaarheid van assays over meerdere plaatformaten en experimentele condities.
- Genereert kwantitatieve output voor een robuuste vergelijking tussen baseline-toestanden en toestanden na interventie.
- Maakt snelle screening van farmacologische en genetische perturbaties in hiPSC-CMs mogelijk.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Lijnt in vitro functionele cardiale read-outs uit met preklinische veiligheids- en effectiviteitsdoelen.
- Biedt continuïteit van discovery tot preklinische validatie met behulp van systemen van menselijke oorsprong.
- Ondersteunt risico-gecorrigeerde beslissingen voor verdere ontwikkeling door geneesmiddel-geïnduceerde cardiale effecten te kwantificeren.
- Faciliteert de ontwikkeling van translationele biomarkers voor cardiale contractiliteit en calciumhuishouding.
Integratie van Pipeline & Workflow
Dit op optica gebaseerde meetsysteem integreert in het continuüm van ontdekking tot preklinisch onderzoek, waardoor vroege functionele screening, mechanistische studies en translationele validatie in hartonderzoek mogelijk worden.
- Discovery Biology: Kwantificeert contractiliteit en calciumtransiënten om cardiale hypothesen te testen en ziektemechanismen te verduidelijken.
- Screening: Levert assay-klare, reproduceerbare resultaten voor de evaluatie van verbindingen en stressoren in hiPSC-CM's.
- Analytics: Levert real-time, kwantitatieve metingen en statistische resultaten voor vergelijkingen tussen verschillende condities.
- Translationeel Onderzoek: Slaat een brug tussen in vitro bevindingen en preklinische eindpunten met behulp van menselijk relevante cardiale modellen.
- Enterprise Hergebruik: Biedt een schaalbaar, herbruikbaar platform voor lopende studies naar cardiale veiligheid en effectiviteit.
Operationele impact & impact op de onderneming
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit bij de validatie van cardiale targets.
- Operationele waarde: Standaardiseert contractiliteits- en calciumassays voor reproduceerbaarheid en schaalbaarheid.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen en kapitaalefficiëntie door vroegtijdige cardiale risicobeoordeling mogelijk te maken.
- Portefeuille-impact: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering en de voortgang van cardiale assets.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in hiPSC-CM-kweek en het opzetten van functionele assays.
- Vereist op optiek gebaseerde meetinstrumentatie en compatibele analysesoftware.
- Vereist standaardisatie van assayprotocollen en data-analyseworkflows tussen teams.
- Aanpasbaar aan verschillende plaatformaten en experimentele lay-outs voor een flexibel studieontwerp.
- Afhankelijk van een robuuste temperatuur- en omgevingsbeheersing voor de consistentie van de assay.
