$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Инфаркт миокарда (ИМ) является тяжелым заболеванием во всем мире. Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) являются основной причиной смерти во всем мире и составляют около 18,6 миллиона смертей в 20191 году2. Общая смертность от ССЗ снизилась за последние полвека. Однако эта тенденция замедлилась или даже обратилась вспять в некоторых неразвитых странах1, что требует более эффективного лечения ССЗ. Как одно из смертельных проявлений ССЗ, им приходится около половины всех смертей, приписываемых ССЗ в Соединенных Штатах2. Во время ишемии, при блокировке коронарных артерий и ограниченном поступлении как питательных веществ, так и кислорода, миокард страдает от тяжелых метаболических изменений, ухудшает систолическую функцию кардиомиоцитов (КМ) и приводит к смерти ОТ СМ3. Были изучены многочисленные подходы в сердечно-сосудистых исследованиях для восстановления повреждения сердца и восстановления функции поврежденного сердца4. Прямое перепрограммирование сердца стало одной из многообещающих стратегий восстановления поврежденного сердца и восстановления его функции5,6. Вводя Mef2c, Gata4, Tbx5 (MGT), фибробласты могут быть перепрограммированы на iCM in vitro и in vivo, и эти iCM могут уменьшить область рубца и улучшить работу сердца7,8.
Хотя перепрограммирование сердца является многообещающей стратегией для лечения ИМ, остается ряд проблем. Во-первых, эффективность перепрограммирования, чистота и качество не всегда так высоки, как ожидалось. Индуцирование MGT может достигать только 8,4% (cTnT+) или 24,7% (αMHC-GFP+) от общего количества CF, подлежащих перепрограммированию в iCM in vitro7, или до 35% in vivo8, что ограничивает его применение. Даже с большим количеством факторов, индуцированных в системе, таких как Hand29 или Akt1 / PKB10, эффективность перепрограммирования все еще едва ли удовлетворительна для использования в клинических условиях. Таким образом, в этой области необходимы дополнительные исследования, направленные на повышение эффективности перепрограммирования. Во-вторых, электрические характеристики целостности и сокращения iCM важны для эффективного улучшения функции сердца, но их сложно оценить. В настоящее время широко используемые методы оценки в этой области, включая проточную цитометрию, иммуноцитохимию и qPCR экспрессии некоторых ключевых генов CMs, сосредоточены на сходстве iCM и CM, но не связаны напрямую с функциональными характеристиками iCM. Кроме того, эти методы имеют относительно сложные процедуры и отнимают много времени. В то время как исследования перепрограммирования обычно включают скрининг потенциальных факторов перепрограммирования, которые способствуют созреванию iCM11, перепрограммирование сердца требует быстрого и удобного метода, основанного на функции iCM.
CMs открывают напряженные ионные каналы кальция на цитомембране во время каждого цикла сокращения, что приводит к переходному притоку иона кальция (Ca2+) из межклеточной жидкости в цитоплазму для участия в сокращении миофиламента. Такой цикл притока и оттока Ca2+ является фундаментальной чертой сокращения миокарда и составляет нормальную функцию CMs12. Таким образом, метод, который обнаруживает приток Ca2+ , может быть потенциальным способом измерения функции CM и CM-подобных клеток, включая iCM. Кроме того, для iCM такой метод обеспечивает еще один способ оценки эффективности перепрограммирования.
Генетически закодированные показатели кальция (GECI) были разработаны и широко используются для указания активности клеток, особенно потенциалов действия. Как правило, GECI состоят из домена связывания Ca2+ , такого как кальмодулин, и флуоресцентного домена, такого как GFP, а GCaMP3 является доменом с высокой аффинностью и интенсивностью флуоресценции. Флуоресцентный домен GCaMP3 будет активирован при изменении местной концентрации кальция13. В этой статье описан штамм мыши, который специфически экспрессирует репортер GCaMP3 в клетках Myh6+. Вводя MGT в изолированные NCF от новорожденных этого штамма, перепрограммирование можно контролировать флуоресценцией, которая будет проявляться успешно перепрограммированным iCM. Такой штамм и метод мыши обеспечат ценную платформу для исследования сердечного перепрограммирования.