4 种人细胞共同构建微型心肌组织

荷兰研究团队在 European Heart Journal Open 检验放射性示踪剂 [18F]MC225 能否用于测量心脏 P-糖蛋白(P-gp)功能。P-gp 是将底物排出细胞的转运蛋白;研究把它的抑制或表达增加,与示踪剂在工程化心肌组织中的残留放射性联系起来。

芯片使用人诱导多能干细胞(iPSC)衍生心肌和内皮细胞、成人原代心脏成纤维细胞,以及人胚胎干细胞衍生平滑肌细胞。按方法部分,4 类细胞的比例依次为 60:25:10:5,每个组织约 59,000 个细胞,混入纤维蛋白与 Matrigel,在有通道的聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片中形成组织并置于摇台培养。

组织形成约 8–10 天后开始测试。多柔比星 1 μM 处理 24 小时,随后更换培养液,再经过 24 小时加入示踪剂;tariquidar 则以 200 nM 预处理 30 分钟。示踪剂的放射性活度浓度为 1 MBq/mL,孵育 30 分钟后清洗,再分别进行成像与放射性计数。

多柔比星降低收缩力并增加心肌细胞 P-gp 信号

1 μM 多柔比星处理 24 小时后,组织收缩力从约 107.2 μN 降至 18.3 μN;对照从 104.8 μN 降至 95.9 μN。该比较中,多柔比星组有 8 个组织,对照有 12 个组织,观察时未见明显形态差别。

免疫染色显示,P-gp 主要位于组织内的心肌细胞,多柔比星后信号增加。tariquidar 组的 P-gp 蛋白表达没有明显改变,与其抑制转运功能的用途相符。模型内皮细胞没有可检出的 P-gp 信号,作者将这一分布与体内内皮表达的差别列为局限。

二维细胞与工程化心肌组织中的 P-gp 染色和表达比较;组织图展示 tariquidar、多柔比星与对照条件。

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二维细胞与工程化心肌组织中的 P-gp 染色和表达比较;组织图展示 tariquidar、多柔比星与对照条件。(Wanling Liu et al. / European Heart Journal Open, 2025, Fig. 3;CC BY 4.0;NLM/PMC)

γ 计数与自显影检出不同方向的示踪剂摄取

γ 计数以各自溶剂对照归一为 100%。按结果段落,tariquidar 组相对摄取为 117.5% ± 33.67%,有 24 个组织,对照 19 个;多柔比星组为 63.97% ± 21.89%,有 20 个组织,对照 13 个。两组与各自对照的差别分别为 P=0.035 和 P<0.001。

自显影得到同方向的结果:tariquidar 组为 129.6% ± 21.82%,有 11 个组织,对照 10 个;多柔比星组为 57.06% ± 18.18%,有 13 个组织,对照 10 个。这两种测量分别基于各自的组织样本与归一化对照。

微型正电子发射断层成像(PET)能够显示整个芯片的放射性分布,却难以把组织与通道区分开。作者指出,当前空间分辨率以及 PDMS 对亲脂性示踪剂的吸附可能影响放射性测量,γ 计数和自显影则需要取出组织。

论文对部分条件的记录存在差别:方法中的细胞比例与结果写出的 65:25:10:5 不同,后者总和为 105%;图 4 图注也将 tariquidar 与对照的 γ 计数样本数,与结果段落相反列出。

来源与延伸阅读

  1. Mapping cardiac drug transport: In vitro assessment of cardiac P-glycoprotein function with [18F]MC225 by using µ-engineered heart tissues. European Heart Journal Open (2025). ↗