$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Генерирование кардиомиоцитов из hPSCs, в том числе и чЭСК hiPSC, может функционировать в качестве модели в пробирке из самых ранних человеческих сердечных процессы развития, обеспечивая представление этапов не иначе, доступных для механистических исследований. Эта модель системы предоставляет уникальные возможности для изучения молекулярных путей, которые контролируют приверженность сердечной Lineage и клеточных судеб спецификацию. В последние годы, способность эффективно генерировать cardiomyogenic клетки от hPSCs значительно улучшилась 1-15. Тем не менее, среди протоколов есть изменение клеточной линии по отношению к эффективности генерации cardiomyogenic клеток и времени, при котором клетки экспрессируют камеры-специфических маркеров (например, желудочка и предсердий). В идеале, для будущих применений этой модельной системе, более однородные популяции клеток функционально заданных желательны. В отличие от предыдущих способов, протокол дифференциации кардиомиоцитов, описанный здесь, не требует CELL агрегации или добавление активин или костного морфогенетического белка 4 (BMP4) и энергично формирует культуры высоко положительным для TNNI3, TNNT2, IRX4, MLC2v и MLC2a днем 10 клеток во всех чЭСК и hiPSC линий протестированных на сегодняшний день. Стратегия технически прост в реализации, особенно по сравнению с трехмерных культур, массовой культуры, или эмбриоид тела на основе стратегий 4-9, а в последнее время был определен в исследовании, которое описывает малую молекулу с селективной токсичностью к hPSCs (Boheler соавт. ) 65. Особенности этого протокола включают дифференциацию hPSCs в монослоя культуры с использованием одного слоя из ЭСК квалифицированным матрицы (Matrigel), полностью определенные СМИ, использующие небольшие молекулы для модулирования Wnt сигнализации (похоже, еще отличие от 1,2,7,13), и оптимизирована проточной цитометрии методов окрашивания для оценки эффективности дифференцировки и идентичности клеток. Таким образом, преимущества этого протокола по сравнению с предыдущим отчеты включают его экономическую effectiveness, воспроизводимость и его высокая эффективность генерации кардиомиоцитов между несколькими линиями HPSC, в том числе чЭСК и hiPSC линий.
Проточной цитометрии является мощным аналитическим инструментом для оценки качества клеток в культуре и определения субпопуляционного однородность, и при правильном эксперимента, может обеспечить количественные измерения. Как и во всех стратегий на основе антител, точной интерпретации результатов эксперимента требует, чтобы элементы конструкции анализа концентрации антител в том числе и фиксации и условий проницаемости (при ориентации внутриклеточные антигены) тщательно проверены для каждого антитела, как суб-оптимальных условий существенно повлиять на эффективность антитела связывания, и поэтому, интерпретацию результатов. Важно отметить, что, если требуется количественное, моноклональные антитела имеют важное значение, так как поликлональные антитела могут распознавать множественные эпитопы и склонны к партии к партии вариации. В настоящее время множество антител (POlyclonal и моноклональные) и окрашивания протоколы были описаны для оценки дифференциации в пробирке, что делает его трудно сравнивать эффективность кардиомиогенеза среди протоколов 1,2,9,11. По этой причине, моноклональные антитела, которые используются, когда доступны для всех проточной цитометрии анализа. Забегая вперед, ожидается, что стандартизация этих протоколов окрашивания, особенно в отношении количественного, должны лучше разрешить сравнение между стратегиями дифференциации.
Выбор маркеров, и их соответствующие антитела, используется для оценки чистоты в пробирке кардиомиогенеза варьирует среди отчетов. TNNT2 был считать показателем клеток, совершенных в cardiomyogenic судьбы и обычно используется для оценки эффективности протоколов сердечных дифференцировки. Тем не менее, TNNT2 также экспрессируется в скелетной мышце в начале кур и крыс развития 16,17 и он присутствует в человеческой гладких мышц 18 . Таким образом, TNNT2 не обязательно является специфическим маркером человеческого кардиомиогенеза в пробирке. MLC2v и MLC2a обычно используются в качестве суррогатных маркеров желудочковых и предсердных подтипов, соответственно. Тем не менее, проблемы с опираясь на MLC2v и MLC2a определить кардиомиоцитов подтип в контексте дифференциации в пробирке связаны с тем, что эти генные продукты не могут быть ограничены на определенный камере на протяжении развития сердца, от сердечной трубки через взрослого. В грызун петлей сердце, MLC2a мРНК является преобладающим в области путей мерцательной / притока и MLC2v мРНК преобладает в регионах желудочка / выносящего тракта. В зацикленной сердце, ко-экспрессия MLC2a и MLC2v мРНК наблюдаются в приток тракта, атриовентрикулярного канала и тракта оттока 19,20. По 3 дней после рождения, MLC2v мРНК ограничивается желудочка и 10 дней после родов, MLC2a ограничивается предсердий в сердца новорожденной крысы 19. Поэтому интерпретацияиз данных о эффективности кардиомиогенеза и подтип идентичность должна учитывать не только наличие и количество уровней опорного маркера, но необходимо учитывать стадию (ы) с развитием в которых временные точки дифференциации, которые анализируются соответствовать. Это особенно важно, учитывая, что стадия созревания cardiomyogenic клеток, полученных путем экстракорпорального дифференциации в части hPSCs больше всего напоминает те из эмбриональной / фетальной развития 21-25. Таким образом, опираясь на пространственной экспрессии маркера в послеродовом сердце может не подходить для оценки HPSC-клеток, полученных, по крайней мере, в некоторых случаях.
В стремлении содействовать развитию более конкретных критериев для определения кардиомиоцитов идентичность в пробирке, TNNI3 считается ценным маркером для оценки кардиомиогенеза в пробирке, как она ограничена сердечной мышцы в течение эмбриогенеза у кур и рыбок данио 15,20и отсутствует в человеческой эмбриональной скелетных мышц 26. В то время как TNNI1 присутствует в сердце плода человека, TNNI3 является единственным TNNI изоформы присутствует в нормальной взрослой сердце 27,28. Что касается кардиомиоцитов подтипа идентичности, IRX4 29-31 является информативным маркером клеток с судьбой желудочка. На белковом уровне, IRX4 недавно было показано, чтобы быть ограничен желудочка с линейной сердечной трубки через неонатальных стадии у мышей 32. Соответственно, оптимизированные протоколы окрашивания для анализа TNNI3 и IRX4 цитометрическим описаны. Насколько нам известно, это первое описание способа для эффективного окрашивания на основе антител и анализа уровней IRX4 в человеческих кардиомиоцитов с помощью проточной цитометрии.