Cortar y cultuar corazones de cerdo bajo condiciones 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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Artículo de método

Cortar y cultuar corazones de cerdo bajo condiciones fisiológicas

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DOI:

10.3791/60913

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20 de marzo 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

En este artículo

Resumen

Este protocolo describe cómo cortar y cultivar el tejido cardíaco en condiciones fisiológicas durante 6 días. Este sistema de cultivo podría utilizarse como plataforma para probar la eficacia de nuevas terapias de insuficiencia cardíaca, así como pruebas fiables de cardiotoxicidad aguda en un modelo de corazón 3D.

Resumen

Muchos fármacos novedosos fallan en los estudios clínicos debido a los efectos secundarios cardiotóxicos, ya que los ensayos in vitro actualmente disponibles y los modelos animales in vivo predicen mal las responsabilidades cardíacas humanas, lo que representa una carga multimillonaria para la industria farmacéutica. Por lo tanto, existe una necesidad médica mundial insatisfecha de mejores enfoques para identificar la cardiotoxicidad de los medicamentos antes de emprender costosos y lentos ensayos "primero en el hombre". Actualmente, sólo se utilizan células cardíacas inmaduras (cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas por el hombre [hiPSC-CP]) para probar la eficiencia terapéutica y la toxicidad farmacológica, ya que son las únicas células cardíacas humanas que se pueden cultivar durante períodos prolongados para probar la eficacia y toxicidad de los medicamentos. Sin embargo, un solo tipo de célula no puede replicar el fenotipo del tejido cardíaco 3D complejo que se forma de varios tipos de células. Es importante destacar que el efecto de los medicamentos debe probarse en los cardiomiocitos adultos, que tienen diferentes características y respuestas de toxicidad en comparación con los hiPSC-CP inmaduros. La cultuación de las rodajas de corazón humano es un modelo prometedor de miocardio humano intacto. Esta tecnología proporciona acceso a un sistema multicelular completo que imita el tejido cardíaco humano y refleja las condiciones fisiológicas o patológicas del miocardio humano. Recientemente, a través de la optimización de los componentes de los medios de cultivo y las condiciones de cultivo para incluir la estimulación eléctrica continua a 1,2 Hz y la oxigenación intermitente del medio de cultivo, desarrollamos una nueva configuración del sistema de cultivo que preserva la viabilidad y la funcionalidad de las rebanadas de corazón humano y de cerdo durante 6 días en cultivo. En el protocolo actual, estamos detallando el método para cortar y cultivar el corazón del cerdo como ejemplo. El mismo protocolo se utiliza para cultivar rebanadas de corazones humanos, de perros, ovejas o gatos. Este sistema de cultivo tiene el potencial de convertirse en un potente modelo predictivo humano in situ para pruebas de cardiotoxicidad aguda que cierra la brecha entre los resultados de las pruebas preclínicas y clínicas.

Introducción

La cardiotoxicidad inducida por fármacos es una de las principales causas de retirada del mercado¹. En la última década del^siglo XX, ocho fármacos no cardiovasculares fueron retirados del mercado, ya que resultaron en la muerte súbita debido a arritmias ventriculares². Además, varias terapias contra el cáncer (aunque en muchos casos eficaces) pueden conducir a varios efectos cardiotóxicos incluyendo cardiomiopatía y arritmias. Por ejemplo, las terapias tradicionales (por ejemplo, antraciclinas y radiación) como las dirigidas (por ejemplo, trastuzumab) pueden dar lugar a complicaciones cardiovasculares en un su....