Fatiamento e cultivo de corações de porco condições fisiológicas

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

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Artigo de método

Fatiamento e cultivo de corações de porco condições fisiológicas

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DOI:

10.3791/60913

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20 de março de 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

Neste artigo

Resumo

Este protocolo descreve como cortar e cultivar tecido cardíaco condições fisiológicas por 6 dias. Este sistema de cultura poderia ser usado como uma plataforma para testar a eficácia de novas terapêuticas de insuficiência cardíaca, bem como testes confiáveis de cardiotoxicidade aguda em um modelo de coração 3D.

Resumo

Muitas drogas novas falham em estudos clínicos devido a efeitos colaterais cardiotóxicos como os ensaios in vitro disponíveis atualmente e modelos animais in vivo mal prevêem passivos cardíacos humanos, representando um fardo multibilionário para a indústria farmacêutica. Portanto, há uma necessidade médica não atendida mundial de melhores abordagens para identificar a cardiotoxicidade medicamentosa antes de realizar testes caros e demorados "primeiro no homem". Atualmente, apenas células cardíacas imaturas (cardiomiócitos pluripotentes derivados de células-tronco induzidas por humanos [hiPSC-CMs]) são usados para testar a eficiência terapêutica e a toxicidade das drogas, pois são as únicas células cardíacas humanas que podem ser cultivadas por períodos prolongados necessário para testar a eficácia e toxicidade da droga. No entanto, um único tipo de célula não pode replicar o fenótipo do complexo tecido cardíaco 3D que é formado por múltiplos tipos de células. É importante ressaltar que o efeito das drogas precisa ser testado em cardiomiócitos adultos, que têm características diferentes e respostas de toxicidade em comparação com os imaturos hiPSC-CMs. A combinação de fatias de coração humano é um modelo promissor de miocárdio humano intacto. Esta tecnologia fornece acesso a um sistema multicelular completo que imita o tecido cardíaco humano e reflete as condições fisiológicas ou patológicas do miocárdio humano. Recentemente, através da otimização dos componentes da mídia cultural e das condições de cultura para incluir estimulação elétrica contínua a 1,2 Hz e oxigenação intermitente do meio de cultura, desenvolvemos uma nova configuração do sistema de cultura que preserva a viabilidade e funcionalidade de fatias de coração humano e porco por 6 dias na cultura. No protocolo atual, estamos detalhando o método para cortar e cultivar coração de porco como exemplo. O mesmo protocolo é usado para cultivar fatias de corações humanos, cães, ovelhas ou gatos. Este sistema de cultura tem o potencial de se tornar um poderoso modelo preditivo humano in situ para testes de cardiotoxicidade aguda que fecha a lacuna entre os resultados de testes pré-clínicos e clínicos.

Introdução

A cardiotoxicidade induzida por drogas é uma das principais causas de retirada do mercado¹. Na última década do^{século XX,} oito drogas não cardiovasculares foram retiradas do mercado, pois resultaram em morte súbita por arritmias ventriculares². Além disso, várias terapias anticancerígenas (embora em muitos casos eficazes) podem levar a vários efeitos cardiotóxicos, incluindo cardiomiopatia e arritmias. Por exemplo, tanto as terapias tradicionais (por exemplo, antrasicopas e radiação) quanto as terapias direcionadas (por exemplo, trastuzumabe) podem resultar em complicações cardiovasculares em um subconjunto de....