$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Kardiyovasküler araştırma alanında ilaç keşfi ve hastalık modellemesi, klinik olarak ilgili örneklerin eksikliği ve yetersiz çeviri araçları nedeniyle çeşitli zorluklarla karşı karşıyadır1. Son derece karmaşık klinik öncesi modeller veya aşırı basitleştirilmiş in vitro tek hücreli modeller tekrarlanabilir bir şekilde patofizyolojik koşullar sergilemez. Bu nedenle, birkaç minyatürleştirilmiş doku mühendisliği platformu, yüksek verimli bir şekilde uygulama kolaylığı ile doku fonksiyonunun sadık bir şekilde yeniden kesilmesi arasında bir denge sağlamak amacıyla boşluğu kapatmaya yardımcı olmak için evrimleşmiştir2,3. İndüklenmiş pluripotent kök hücre (iPSC) teknolojisinin ortaya çıkmasıyla, doku mühendisliği araçları araştırma sorularını yanıtlamak için altta yatan kardiyovasküler hastalık durumu olan veya olmayan hastaya özgü hücrelere uygulanabilir4,5,6. Kalp dokusuna benzer hücresel bileşime sahip bu tür doku mühendisliği modelleri, bir veya birden fazla hücre tipinin davranışındaki patolojik değişikliklerin neden olduğu kardiyotoksikliği ve disfonksiyonu test etmek için ilaç geliştirme çabalarında kullanılabilir.
İnsan iPSC'lerinden elde edilen kendi kendine monte edilen mikrotissues veya organoidler, in vivo meslektaşlarıyla fonksiyonel benzerlikler gösteren minyatür doku benzeri derlemeler olan üç boyutlu (3D) yapılardır. IPSC'lerin yönlendirilmiş farklılaşması veya embriyoid cisimlerin oluşumu yoluyla in situ organoidlerin oluşumuna izin veren birkaç farklı yaklaşım vardır4. Elde eden organoidler, organogenezini yönlendiren morfogenetik süreçleri incelemek için vazgeçilmez bir araçtır. Bununla birlikte, çeşitli hücre popülasyonlarının varlığı ve öz örgütlenmedeki farklılıklar, farklı organoidler arasındaki sonuçlarda değişkenliğe yol açabilir5. Alternatif olarak, yerel hücre-hücre etkileşimlerini incelemek için dokuya özgü hücre tiplerine sahip mikrotizelere kendi kendine monte edilen önceden ayırt edilmiş hücreler, kendi kendine monte edilen bileşenleri izole etmenin mümkün olduğu mükemmel modellerdir. Özellikle insan kardiyak araştırmalarında, hücreler farklı hasta hatlarından veya ticari kaynaklardan türetildiğinde, çok hücreli bileşenlere sahip 3D kardiyak mikrotizelerin geliştirilmesinin zor olduğu kanıtlanmıştır.
Fizyolojik olarak ilgili, kişiselleştirilmiş, in vitro modelde hücre davranışlarına ilişkin mekanistik anlayışımızı geliştirmek için ideal olarak tüm bileşen hücre tipleri aynı hasta hattından türetilmelidir. bir insan kalbi bağlamında, gerçekten temsili bir kardiyak in vitro modeli baskın hücre tipleri arasında çapraz sapı yakalar, yani kardiyomiyositler (CD), endotel hücreleri (VC'ler) ve kardiyak fibroblastlar (KF'ler)6,7. Bir miyokardın sadık rekapitülasyonu sadece biyofiziksel streç ve elektrofizyolojik stimülasyon değil, aynı zamanda VC'ler ve CCS8 gibi hücre tiplerinin desteklenmesinden kaynaklanan hücre-hücre sinyali gerektirir. CF'ler hücre dışı matris sentezinde ve doku yapısının korunmasında rol oynar; ve patolojik bir durumda, CF'ler FIBROZIs'a neden olabilir ve CMs9'daki elektrik iletimini değiştirebilir. Benzer şekilde, VC'ler parakrin sinyalizasyon ve hayati metabolik talepler sağlayarak CD'lerin kontrtil özelliklerini düzenleyebilir10. Bu nedenle, fizyolojik olarak ilgili yüksek verimli deneylerin yapılmasına izin vermek için üç ana hücre tipinden oluşan insan kardiyak mikrotizelerine ihtiyaç vardır.
Burada, insan iPSC türevi kardiyomiyositler (iPSC-CM'ler), iPSC türevi endotel hücreleri (iPSC-ECs) ve iPSC türevi kardiyak fibroblastlar (iPSC-CF'ler) ve 3D kültürlerinin tekdüze kardiyak mikrotissue dizilerinde türetilerek kardiyak mikrotissuların imalatında aşağıdan yukarıya bir yaklaşım açıklıyoruz. Kendiliğinden atan kardiyak mikrotizeler üretmenin bu facile yöntemi, kalp fizyolojisinin fonksiyonel ve mekanistik anlaşılması için hastalıkların modellemesi ve ilaçların hızlı testi için kullanılabilir. Ayrıca, bu tür çok hücreli kardiyak mikrotissue platformları, kronik veya akut kültür koşullarında kardiyak hastalığın zaman içinde ilerlemesini taklit etmek için genom düzenleme teknikleri ile kullanılabilir.