Automated Análise contração do Coração Humano engenharia de tecidos para Screening Cardiac Drug Safety

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

doi:10.3791/55461

É necessária uma assinatura do JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou inicie seu teste gratuito.

Artigo de método

Automated Análise contração do Coração Humano engenharia de tecidos para Screening Cardiac Drug Safety

13.3K visualizações

⸱

DOI:

10.3791/55461

⸱

15 de abril de 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)

Neste artigo

Resumo

Aqui, mostramos a geração de tecido do coração humano manipulado a partir de células estaminais pluripotentes induzidas (hiPSC) derivada de cardiomiócitos. Apresenta-se um método para analisar a força de contração e alteração exemplar de padrão de contracção pelo hERG inibidor do canal de E-4031. Este método apresenta elevado nível de robustez e de aptidão para o rastreio de drogas cardíaca.

Resumo

engenharia de tecido cardíaco descreve técnicas para constituir três tecidos de engenharia geradores de força dimensional. Para a implementação destes procedimentos em pesquisa básica e desenvolvimento de medicamentos pré-clínico, é importante desenvolver protocolos para geração e análise automatizada sob condições padronizadas. Aqui, apresentam-se de uma técnica para gerar tecido do coração Engineered (EHT) de cardiomiócitos de espécies diferentes (rato, ratinho, humano). A técnica baseia-se na montagem de uma fibrina-gel contendo cardiomiócitos dissociadas entre polidimetilsiloxano elástico (PDMS) postos em um formato de 24 poços. Tridimensionais, EHTs geradores de força constituem dentro de duas semanas após a fundição. Este procedimento permite a geração de várias centenas de EHTs por semana e é tecnicamente limitado apenas pela disponibilidade de cardiomiócitos (0,4-1,0 x 10 ⁶ / EHT). Avaliação das contracções musculares auxotonic é executada numa câmara de incubação modificado com um mechanintertravamento ical para placas de 24 poços e uma câmara colocada no topo desta câmara. Um software controla uma câmara moveu-se sobre um sistema de eixos XYZ para cada EHT. EHT contracções são detectadas por um algoritmo figura reconhecimento automatizado, e força é calculada com base no encurtamento do EHT e a propensão elástica e geometria dos postes PDMS. Este procedimento permite a análise automática de um número elevado de EHT sob condições padronizadas e estéreis. A detecção confiável de efeitos de drogas sobre a contração dos cardiomiócitos é crucial para o desenvolvimento de drogas cardíaca e farmacologia de segurança. Demonstramos, com o exemplo do hERG inibidor do canal de E-4031, de que o sistema EHT humano replica de respostas ao fármaco sobre a cinética de contracção do coração humano, indicando que ele seja uma ferramenta promissora para o rastreio de segurança de medicamentos cardíaca.

Introdução

efeitos colaterais cardíacos, tais como a síndrome do QT longo induzido por drogas levaram a retiradas do mercado ao longo dos últimos anos. As estatísticas indicam que cerca de 45% de todas as retiradas são devido a efeitos indesejáveis sobre o sistema cardiovascular ^1. Esta falha de drogas após o processo de desenvolvimento caro e aprovação é o pior cenário para as empresas farmacêuticas. departamentos de pesquisa e desenvolvimento, portanto, concentrar-se na detecção de tais efeitos cardiovasculares indesejáveis logo no início. Para preocupações econômicas e éticas, os esforços para reduzir as experiências com animais e substituí-los com ....