Construção de Engineered Definido cardíaca humana Tecidos para estudar os mecanismos da terapia celular cardíaca

Timothy J. Cashman; Rebecca Josowitz; Bruce D. Gelb; Ronald A. Li; Nicole C. Dubois; Kevin D. Costa

doi:10.3791/53447

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Artigo de método

Construção de Engineered Definido cardíaca humana Tecidos para estudar os mecanismos da terapia celular cardíaca

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DOI:

10.3791/53447

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1 de março de 2016

Timothy J. Cashman¹ , Rebecca Josowitz² , Bruce D. Gelb² , Ronald A. Li¹^,³ , Nicole C. Dubois² , Kevin D. Costa¹

¹Cardiovascular Research Center, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, ²The Mindich Child Health and Development Institute, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, ³Stem Cell & Regenerative Medicine Consortium, LKS Faculty of Medicine, University of Hong Kong

Neste artigo

Resumo

Este manuscrito descreve a criação de tecidos cardíacos projetados definidos usando expressão de marcadores de superfície e classificação celular. Os tecidos definidos podem então ser usados em um biorreator multitecido para investigar os mecanismos da terapia com células cardíacas, a fim de fornecer um sistema modelo funcional, mas controlado, do coração humano.

Resumo

A engenharia de tecidos cardíacos humanos pode impactar fundamentalmente a descoberta terapêutica por meio do desenvolvimento de novos sistemas de triagem específicos de espécies que replicam a biofidelidade do miocárdio humano nativo tridimensional, ao mesmo tempo em que permitem um nível controlado de complexidade biológica e permitem o monitoramento longitudinal não destrutivo da função contrátil do tecido. Inicialmente, os tecidos cardíacos humanos projetados (hECT) foram criados usando toda a população de células obtida a partir da diferenciação direcionada de células-tronco pluripotentes humanas, que normalmente produziam menos de 50% de cardiomiócitos. No entanto, para criar modelos preditivos confiáveis do miocárdio humano e elucidar os mecanismos de interação heterocelular, é essencial controlar com precisão a composição biológica em tecidos projetados.

Para resolver essa limitação, utilizamos a classificação de células vivas para o marcador de superfície cardíaca SIRPα e o marcador de fibroblastos CD90 para criar tecidos contendo uma proporção de 3:1 desses tipos de células, respectivamente, que são então misturados e adicionados a uma solução de matriz à base de colágeno. Os hECTs resultantes são, portanto, completamente definidos em sua composição de matriz celular e extracelular.

Aqui descrevemos a construção de hECTs definidos como um sistema modelo para entender os mecanismos de interações célula-célula em terapias celulares, usando um exemplo de células-tronco mesenquimais derivadas da medula óssea humana (hMSC) que estão atualmente sendo usadas em ensaios clínicos em humanos. A composição do tecido definida é imperativa para entender como as hMSCs podem estar interagindo com os tipos de células cardíacas endógenas para melhorar a função do tecido. Também é descrito um sistema de biorreator que cultiva simultaneamente seis hECTs em paralelo, permitindo o uso mais eficiente das células após a triagem.

Introdução

Engenharia de tecido cardíaco avançou muito na última década, com vários grupos editoriais resultados de tecidos totalmente funcionais, batendo feitos a partir de ambos os cardiomiócitos murinos ^1-6 e, mais recentemente, derivadas de células-tronco miócitos cardíacos humanos ^7-12. O campo de engenharia de tecido cardíaco é impulsionado por dois objetivos primários e essencialmente independentes: 1) para desenvolver enxertos exógenos que podem ser transplantados para não corações para melhorar a função ^4-6; e 2) para desenvolver modelos in vitro para estudo da fisiologia e da doença, ou como ferramentas de rastreio para o dese....