Heart-Dyno 心脏类器官的成熟培养与药物收缩测试
在人多能干细胞自组织心脏类器官中，先进行代谢培养，再短暂加入成熟刺激，测量药物引起的收缩力、舒张时间和收缩持续时间变化。
用途与模型
- 研究用途
- 比较心脏药物的收缩和舒张效应，评价成熟条件对体外药物响应测量的影响。
- 模型与细胞来源
- 含心肌、成纤维、心外膜及内皮相关细胞的 Heart-Dyno 类器官；不同人多能干细胞系形成平行模型。
- 方法版本
- 2025 年 DY131 与 MK8722 短期刺激及递增浓度测试版本
- 实验形式
- 96 孔弹性支柱，约 5 万细胞/类器官，胶原 I 与 Matrigel；第 24–28 天加入 DY131 3 μM 和 MK8722 10 μM，撤去至少 2 天后评价。急性试验累积递增浓度，每次至少平衡 15 分钟。
材料与平台
- 成熟培养
- 代谢转换后加入雌激素相关受体激动剂 DY131 和 AMP 活化蛋白激酶激动剂 MK8722。
- 收缩测量
- 视频记录支柱运动，分析收缩力、搏动频率、峰收缩至 50% 舒张时间 Tr50，以及 50% 收缩至 50% 舒张持续时间 CD50。
- 药物比较
- 12 种综合体外致心律失常评价（CiPA）参照药及另一组 17 种心血管活性药；omecamtiv mecarbil 1 μM 与 danicamtiv 8 μM 在细胞外钙 0.6 mM 条件下比较。
测量指标与分析
- 收缩力和搏动频率
- Tr50 舒张时间
- CD50 收缩持续时间
- 心肌肌钙蛋白 I
- 基础与最大呼吸能力
成熟条件与常规无血清条件比较，急性药物效应相对于给药前状态分析；按药物、浓度和钙条件解释功能结果。
研究设计与结果
实验条件比较
- 研究设计
- 不同细胞系来源类器官比较成熟与常规条件，并测试风险参照药及肌球蛋白激活剂。
- 测试范围
- 12 药 CiPA 集；另一 17 药集有重叠。肌球蛋白激活剂比较覆盖 AA、PB005.1、PB010.5 共 3 条细胞系，独立培养类器官为生物学重复。
- 参照体系
- 成熟与常规无血清培养；药前与药后；不同风险药物，以及 2 种肌球蛋白激活剂。
- 研究结果
- 成熟培养提高肌钙蛋白 I、收缩力和最大呼吸能力并降低自发频率。4 种高风险药在临床峰浓度附近 Tr50 延长约 32%–64%，中风险组在该浓度附近未出现一致延长。2 种激活剂均提高收缩力，danicamtiv 的 CD50 延长较小。
适用条件与研究局限
- 培养期间的呼吸水平与常规条件相近，最大呼吸能力在培养结束时提高。
- 模型缺少免疫和神经细胞，钙及部分酶途径响应与成人组织不同。
- 累积给药、平衡时间和细胞外钙浓度构成当前药效比较条件。
- 参照药反应尚未在独立外部药物集中验证临床风险分类。
来源与原文
- Maturation of human cardiac organoids enables complex disease modeling and drug discovery原始研究 · Nature Cardiovascular Research · 2025-06-25