Automatisé Contraction L&#39;analyse des tissus humains Engineered cardiaque pour le dépistage de la sécurité cardiaque médicaments

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

doi:10.3791/55461

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Article de méthode

Automatisé Contraction L'analyse des tissus humains Engineered cardiaque pour le dépistage de la sécurité cardiaque médicaments

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DOI :

10.3791/55461

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15 avril 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)

Dans cet article

Résumé

Ici, nous montrons la génération de tissu cardiaque humain conçu à partir de cellules souches pluripotentes induites (hiPSC) cardiomyocytes dérivée de. Nous présentons une méthode pour analyser la force de contraction et de modification à titre d'exemple de configuration de contraction de l'inhibiteur du canal hERG E-4031. Cette méthode montre haut niveau de robustesse et l'aptitude pour le dépistage des drogues cardiaque.

Résumé

ingénierie de tissu cardiaque décrit des techniques pour constituer trois forces génératrices de dimensions tissus d'ingénierie. Pour la mise en œuvre de ces procédures dans la recherche fondamentale et le développement préclinique de médicaments, il est important de développer des protocoles pour la production et l'analyse automatisée dans des conditions normalisées. Nous présentons ici une technique pour générer du tissu cardiaque Engineered (EHT) de cardiomyocytes de différentes espèces (rat, souris, humaines). La technique repose sur l'assemblage d'un gel de fibrine contenant des cardiomyocytes dissociées entre les postes polydiméthylsiloxane élastique (PDMS) dans un format à 24 puits. En trois dimensions, HASTI produisant une force constituent dans les deux semaines après la coulée. Cette procédure permet la génération de plusieurs centaines de HASTI par semaine et est techniquement limitée que par la disponibilité des cardiomyocytes (0,4-1,0 x 10 ⁶ / EHT). Evaluation des contractions musculaires auxotonique est effectuée dans une chambre d'incubation modifié avec un mécaninterlock ical pour plaques à 24 puits et une caméra placée au-dessus de cette enceinte. Un logiciel commande une caméra déplacée sur un système d'axes XYZ de chaque EHT. contractions EHT sont détectées par un algorithme de reconnaissance automatique de la figure, et la force est calculée sur la base de raccourcissement de la EHT et la propension élastique et la géométrie des postes de PDMS. Cette procédure permet une analyse automatisée des nombres élevés de EHT dans des conditions normalisées et stériles. La détection fiable des effets des médicaments sur la contraction des cardiomyocytes est crucial pour le développement de médicaments et la pharmacologie cardiaque de sécurité. Nous démontrons, avec l'exemple du système E-4031, que le EHT humain inhibiteur du canal hERG reproduit les réponses des médicaments sur la cinétique de contraction du cœur humain, ce qui indique qu'il est un outil prometteur pour le dépistage cardiaque de l'innocuité des médicaments.

Introduction

effets secondaires cardiaques tels que le syndrome du QT long induite par le médicament ont conduit à des retraits du marché au cours des dernières années. Les statistiques indiquent qu'environ 45% de tous les prélèvements sont dus à des effets indésirables sur le système cardio - vasculaire ^1. Cette défaillance du médicament après le processus de développement coûteux et l'approbation est le pire scénario pour les entreprises pharmaceutiques. services de recherche et de développement se concentrent donc sur la détection de ces effets cardiovasculaires indésirables tôt. Pour des questions économiques et éthiques, les efforts visant à r....