
在三维心肌环境中比较代谢培养条件
Nature Biomedical Engineering 报道的研究,在心脏微生理系统中比较常规培养液和富含脂肪酸的成熟培养液。组织由人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)来源心肌与对应基质细胞组成,团队在预处理 10 天后测量功能。
成熟培养液调整了葡萄糖、半乳糖、油酸、棕榈酸和白蛋白等成分。研究将电活动、钙信号、搏动频率及参与搏动的组织比例分开分析,并比较三维微组织与二维单层培养。
动作电位变化因细胞背景不同
WTC 背景组织在成熟培养条件下动作电位时程缩短,原本较短的 SCVI20 背景则延长。另两种来源也呈现相应的背景差异,最终多数组织的时程更接近论文采用的成人心室参照范围。
不同来源的钙响应也不完全相同:WTC 钙瞬变幅度显著增加,SCVI20 的幅度变化仅为趋势,但其钙上升速度增加。各背景使用的钙探针不同,研究因此没有直接合并荧光幅度。
成熟培养并未显著改善所有检测。部分肌节形态与标志没有明显改变,异丙肾上腺素敏感性变化也主要表现为未达显著性的趋势。
药物敏感性同时取决于检测指标
药理试验前,所有组织先转入一致的测试培养液,以减少白蛋白和脂质组成对药物有效暴露的影响。每个浓度平衡 30 分钟后,在自主搏动和 1 Hz 电刺激条件下分别记录信号。
以参与搏动的组织比例评价维拉帕米时,WTC 成熟预处理组的半数抑制浓度约为 971 nM,常规组约为 90 nM;SCVI20 在相同成熟条件下则更敏感。以动作电位时程缩短评价时,两个背景的预处理差异较小。
氟卡尼的结果也随背景而变:WTC 两种条件差异较小,SCVI20 成熟预处理后对部分收缩与动作电位变化更耐受。成熟条件下,1 μM 氟卡尼使 SCVI20 的钙瞬变幅度增至基础水平的近 3 倍;常规预处理组未出现幅度高于基础水平的增加。
阿夫唑嗪在 WTC 中对参与搏动比例的半数抑制浓度变化不大,但成熟预处理提高了动作电位延长检测的敏感性。SCVI20 的部分差异仍未达到统计学显著性。
多指标比较帮助解释模型的药理表现
论文把体外浓度反应与已有临床治疗暴露资料比较,并用离子电流模型辅助解释不同背景。参与搏动比例与动作电位时程可能给出不同的安全裕度(体外效应浓度与临床治疗暴露浓度的比值),因此需要分别保留相应结果。
研究结合代谢预处理与多项功能检测,比较三维心肌组织的药理表现。同一培养方案在不同细胞背景中可能改变不同指标,也可能产生相反的药物敏感性变化。