Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Kỹ thuật phát triển cơ tim thất người dựa trên hệ thống tinh chế có hiệu quả cao từ tế bào gốc đa năng người
Tóm tắt
Hầu hết các cơn nhồi máu xảy ra ở động mạch vành phía trước bên trái và gây tổn thương cơ tim của thất trái. Mặc dù các tế bào gốc đa năng hiện tại và các kỹ thuật định hướng phân hóa tim có khả năng tạo ra các tế bào tim giống như phôi thai của con người, việc tách biệt các tế bào cơ tim thất nguyên chất vẫn là một thách thức. Để sửa chữa tổn thương thất, chúng tôi đã đặt mục tiêu thiết lập một hệ thống tinh chế có hiệu quả cao nhằm thu được các tế bào cơ tim thất đồng nhất và chuẩn bị các cơ tim thất của con người được chế tạo trong một đĩa. Hệ thống tinh chế sử dụng các kỹ thuật chỉnh sửa gen trung gian TALEN để chèn dấu hiệu chọn lọc neomycin hoặc EGFP ngay sau vị trí gen myosin light chain 2 (MYL2) trong tế bào gốc đa năng người. Các tế bào cơ tim thất nguyên sơ được tinh chế được ước lượng bằng phương pháp miễn dịch huỳnh quang, phân loại tế bào dựa vào huỳnh quang, PCR định lượng, lưới điện vi mô, và kẹp miếng vá. Trong các thí nghiệm tiếp theo, hỗn hợp các tế bào cơ tim thất dương tính MYL2 trưởng thành và các tế bào trung mô được nuôi cấy đồng thời với ma trận tim tự nhiên đã loại bỏ tế bào. Phân tích mô học và điện sinh lý của các mô được hình thành đã được thực hiện sau 2 tuần. Các tế bào cơ tim thất của người được tinh chế hiệu quả dựa trên hệ thống tinh chế sử dụng G418 hoặc phương pháp chọn lọc tế bào dòng chảy. Khi kết hợp với ma trận tim tự nhiên đã loại bỏ tế bào như một giá đỡ, các cơ tim thất của con người chức năng đã được chế tạo trong một đĩa. Những cơ tim thất được chế tạo này có thể là công cụ tuyệt vời cho liệu pháp tái tạo đối với tổn thương thất người cũng như cho việc sàng lọc thuốc và mô hình hóa bệnh đặc hiệu thất trong tương lai.
Từ khóa
#tế bào gốc #tế bào cơ tim thất #tinh chế tế bào #tổn thương cơ tim #liệu pháp tái tạoTài liệu tham khảo
Lu ML, De Venecia T, Patnaik S, Figueredo VM. Atrial myocardial infarction: a tale of the forgotten chamber. Int J Cardiol. 2016;202:904–9.
Laflamme MA, Murry CE. Heart regeneration. Nature. 2011;473:326–35.
Zwi L, Caspi O, Arbel G, Huber I, Gepstein A, Park IH, et al. Cardiomyocyte differentiation of human induced pluripotent stem cells. Circulation. 2009;120:1513–23.
Fluri DA, Tonge PD, Song H, Baptista RP, Shakiba N, Shukla S, et al. Derivation, expansion and differentiation of induced pluripotent stem cells in continuous suspension cultures. Nat Methods. 2012;9:509–16.
Burridge PW, Matsa E, Shukla P, Lin ZC, Churko JM, Ebert AD, et al. Chemically defined generation of human cardiomyocytes. Nat Methods. 2014;11:855–60.
Lian X, Bao X, Zilberter M, Westman M, Fisahn A, Hsiao C, et al. Chemically defined, albumin-free human cardiomyocyte generation. Nat Methods. 2015;12:595–6.
Tohyama S, Hattori F, Sano M, Hishiki T, Nagahata Y, Matsuura T, et al. Distinct metabolic flow enables large-scale purification of mouse and human pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes. Cell Stem Cell. 2013;12:127–37.
He JQ, Ma Y, Lee Y, Thomson JA, Kamp TJ. Human embryonic stem cells develop into multiple types of cardiac myocytes: action potential characterization. Circ Res. 2003;93:32–9.
Huber I, Itzhaki I, Caspi O, Arbel G, Tzukerman M, Gepstein A, et al. Identification and selection of cardiomyocytes during human embryonic stem cell differentiation. FASEB J. 2007;21:2551–63.
Lian X, Hsiao C, Wilson G, Zhu K, Hazeltine LB, Azarin SM, et al. Robust cardiomyocyte differentiation from human pluripotent stem cells via temporal modulation of canonical Wnt signaling. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012;109:E1848–57.
Shiba Y, Fernandes S, Zhu WZ, Filice D, Muskheli V, Kim J, et al. Human ES-cell-derived cardiomyocytes electrically couple and suppress arrhythmias in injured hearts. Nature. 2012;489:322–5.
Shiba Y, Gomibuchi T, Seto T, Wada Y, Ichimura H, Tanaka Y, et al. Allogeneic transplantation of iPS cell-derived cardiomyocytes regenerates primate hearts. Nature. 2016;538:388–91.
Jha R, Wile B, Wu Q, Morris AH, Maher KO, Wagner MB, et al. Molecular beacon-based detection and isolation of working-type cardiomyocytes derived from human pluripotent stem cells. Biomaterials. 2015;50:176–85.
Karakikes I, Senyei GD, Hansen J, Kong CW, Azeloglu EU, Stillitano F, et al. Small molecule-mediated directed differentiation of human embryonic stem cells toward ventricular cardiomyocytes. Stem Cells Transl Med. 2014;3:18–31.
O'Brien TX, Lee KJ, Chien KR. Positional specification of ventricular myosin light chain 2 expression in the primitive murine heart tube. Proc Natl Acad Sci U S A. 1993;90:5157–61.
Ross RS, Navankasattusas S, Harvey RP, Chien KR. An HF-1a/HF-1b/MEF-2 combinatorial element confers cardiac ventricular specificity and established an anterior-posterior gradient of expression. Development. 1996;122:1799–809.
Bizy A, Guerrero-Serna G, Hu B, Ponce-Balbuena D, Willis BC, Zarzoso M, et al. Myosin light chain 2-based selection of human iPSC-derived early ventricular cardiac myocytes. Stem Cell Res. 2013;11:1335–47.
Anderson D, Self T, Mellor IR, Goh G, Hill SJ, Denning C. Transgenic enrichment of cardiomyocytes from human embryonic stem cells. Mol Ther. 2007;15:2027–36.
Wang Q, Yang H, Bai A, Jiang W, Li X, Wang X, et al. Functional engineered human cardiac patches prepared from nature's platform improve heart function after acute myocardial infarction. Biomaterials. 2016;105:52–65.
Grau J, Boch J, Posch S. TALENoffer: genome-wide TALEN off-target prediction. Bioinformatics. 2013;29:2931–2.
Sheikh F, Lyon RC, Chen J. Functions of myosin light chain-2 (MYL2) in cardiac muscle and disease. Gene. 2015;569:14–20.
Burridge PW, Holmstrom A, Wu JC. Chemically defined culture and cardiomyocyte differentiation of human pluripotent stem cells. Curr Protoc Hum Genet. 2015;87:21.3.1–15.
Guyette JP, Charest JM, Mills RW, Jank BJ, Moser PT, Gilpin SE, et al. Bioengineering human myocardium on native extracellular matrix. Circ Res. 2016;118:56–72.
Sanchez PL, Fernandez-Santos ME, Costanza S, Climent AM, Moscoso I, Gonzalez-Nicolas MA, et al. Acellular human heart matrix: a critical step toward whole heart grafts. Biomaterials. 2015;61:279–89.
Iyer RK, Odedra D, Chiu LL, Vunjak-Novakovic G, Radisic M. Vascular endothelial growth factor secretion by nonmyocytes modulates Connexin-43 levels in cardiac organoids. Tissue Eng Part A. 2012;18:1771–83.
Liu CB, Huang H, Sun P, Ma SZ, Liu AH, Xue J, et al. Human umbilical cord-derived mesenchymal stromal cells improve left ventricular function, perfusion, and remodeling in a porcine model of chronic myocardial ischemia. Stem Cells Transl Med. 2016;5:1004–13.
Thavandiran N, Dubois N, Mikryukov A, Masse S, Beca B, Simmons CA, et al. Design and formulation of functional pluripotent stem cell-derived cardiac microtissues. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013;110:E4698–707.
Muller M, Fleischmann BK, Selbert S, Ji GJ, Endl E, Middeler G, et al. Selection of ventricular-like cardiomyocytes from ES cells in vitro. FASEB J. 2000;14:2540–8.
Ban K, Wile B, Cho KW, Kim S, Song MK, Kim SY, et al. Non-genetic purification of ventricular cardiomyocytes from differentiating embryonic stem cells through molecular beacons targeting IRX-4. Stem Cell Rep. 2015;5:1239–49.