多细胞心脏类器官低氧损伤与药物反应比较
在多细胞心脏类器官中诱导损伤，同时比较药物对纤维化相关表型、钙信号和收缩功能的作用。
用途与模型
- 研究用途
- 在已有组织损伤背景下研究心脏药物反应和药物心毒性。
- 模型与细胞来源
- 50% 商用人诱导多能干细胞（iPSC）来源心肌细胞，50% 心室成纤维细胞、人脐静脉内皮细胞（HUVEC）和脂肪来源干细胞；非心肌细胞比例 4∶2∶1。
- 方法版本
- 2020 年 4 类细胞组装、低氧和去甲肾上腺素处理版本
- 实验形式
- 含 35 个微凹槽的琼脂糖模具组装；4 天组装后进行 10 天损伤处理。
材料与平台
- 细胞和组装模具
- iCell 心肌细胞；原代人心室成纤维细胞、HUVEC、脂肪来源干细胞；非黏附琼脂糖微模具，每模具加入约 150,000 个细胞。
- 损伤和给药条件
- 10% O2、1 µM 去甲肾上腺素处理 10 天，每 2 天换液。JQ1 10 nM 随损伤处理加入；多柔比星于第 10 天加入 0–50 µM，观察 48 小时。
- 功能与组织检测
- 搏动视频与 ImageJ 分析、双光子光片钙成像、微吸管力学检测、Seahorse 代谢检测、RNA 测序和免疫染色。
测量指标与分析
- 收缩幅度和搏动频率
- 同步与不同步搏动比例
- 钙瞬变的幅度及空间同步性
- 波形蛋白及肌节 α-actinin 分布
- TUNEL 凋亡染色
- 组织弹性模量
- 耗氧和糖酵解相关指标
比较对照与损伤条件、加入 JQ1 后的表型，以及两种模型的多柔比星浓度反应；转录结果另与既有人和动物心梗资料比较。
研究设计与结果
实验条件比较
- 研究设计
- 在同一细胞背景比较对照、损伤与给药条件，另以第二心肌细胞供者复现部分建模表型。
- 测试范围
- 主要药物实验使用 1 位心肌细胞供者，每组 3 孔。JQ1 搏动分类为对照 66、损伤 66、给药 72 个类器官；力学为损伤 20、给药 17 个。多柔比星每组每浓度收缩测量为 11–19 个类器官。
- 参照体系
- 未诱导损伤类器官、损伤模型、JQ1 处理和多柔比星浓度梯度；部分实验比较仅含心肌细胞的球状体。
- 研究结果
- JQ1 减少边缘波形蛋白密度及不同步搏动，刚度下降趋势未达统计显著。多柔比星收缩幅度 IC50 在损伤和对照模型约为 0.35 与 0.41 µM，停止搏动分别出现在 1 与 50 µM。
适用条件与研究局限
- 心肌细胞尚未完全成熟，模型不包含免疫或炎症细胞。
- 第二供者主要复现建模相关表型，主要药物比较来自第一供者。
来源与原文
- Human cardiac organoids for the modelling of myocardial infarction and drug cardiotoxicity原始研究 · Nature biomedical engineering · 2020-04-13