早期心脏类器官的昂丹司琼发育与电活动比较
在人源心脏类器官中比较昂丹司琼对心房/心室标志、组织形态和光学电压信号的影响。
用途与模型
- 研究用途
- 观察发育期药物对人源心脏组织分化、形态与电生理的影响。
- 模型与细胞来源
- 主要药物比较使用 L1 人诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSC）来源早期心脏类器官；模型包含心房和心室样腔室及多类心脏细胞。
- 方法版本
- 2023 年 L1 来源、EMM2/1 条件下的发育期药物比较
- 实验形式
- 增强成熟培养条件 EMM2/1（enhanced maturation medium 2/1）下的类器官，从培养第 9 天开始处理，第 30 天作主要检测。
材料与平台
- 类器官与培养大类
- L1 来源自组织心脏类器官；培养条件包含脂肪酸、肉碱、激素及生长因子等发育诱导要素。
- 药物和对照
- 昂丹司琼 1、10、100 μM 与未处理类器官比较。
- 形态与分子指标
- MYL2 心室标志与 MYL7 心房标志的免疫荧光面积，结合 MYL2 转录检测。
- 电活动
- 电压敏感染料 di-8-ANEPPS 的光学电压信号，分析频率、幅度及复极时程。
测量指标与分析
- MYL2 与 MYL7 阳性面积
- MYL2 转录表达
- 腔室与腔壁形态
- 光学电压信号频率及幅度
- 30% 和 90% 复极时的动作电位时程
第 30 天将各浓度与未处理组比较，面积和表达按相应参照归一化；形态、转录与电活动采用各自的类器官样本，不合并成同一分母。
研究设计与结果
实验条件比较
- 研究设计
- 发育期三浓度昂丹司琼与未处理对照的心室/心房表型和光学电活动比较。
- 测试范围
- 面积与免疫成像每条件 12 个独立类器官，转录每条件 6 个，电压信号每条件 7 个；均来自 2 次独立实验。
- 参照体系
- 同培养条件未处理类器官与 1、10、100 μM 昂丹司琼组。
- 研究结果
- 10/100 μM 组的 MYL2 阳性面积为未处理组的 0.55/0.18 倍，MYL2 表达为 0.58/0.40 倍；MYL7 阳性面积没有明显改变。较高浓度组频率和幅度下降，复极时程延长；主文另报告未增加凋亡。
适用条件与研究局限
- 模型代表早期心脏发育，不具有成人心脏功能或完整循环。
- 多细胞系复现用于模型形成和成熟；当前药物比较不能据此升级为多细胞系药效验证。
- 处理自第 9 天开始、第 30 天测量；原文不同位置对停止给药日期的记载不同，持续暴露时长不能据此确定。
- 心室分化或成熟改变的具体机制未确定，体外表型不能直接换算为妊娠期临床发生风险。
方法可行性研究
- 研究设计
- 2021 年早期自组装模型以固定组织的光学相干断层成像（optical coherence tomography，OCT）检查内腔，以活类器官的微电极阵列（microelectrode array，MEA）和钙成像检查功能，并以凋亡报告信号与多柔比星阳性对照核对细胞死亡。
- 测试范围
- 2021 年图 6 的电活动与钙瞬变面板各展示 4 个类器官。该研究属于 2023 年改良模型的先期表征证据。
- 参照体系
- 2021 年早期模型的基线功能、未处理凋亡报告条件与多柔比星凋亡阳性对照；2023 年原件明确引用该模型作为起点。
- 研究结果
- 第 15 天模型形成内部腔室；未处理类器官未见凋亡报告荧光，多柔比星对照出现明显死亡；电活动与钙波均呈规律性。
适用条件与研究局限
- 该项记录用于先期模型质量评价；2023 年第 30 天 EMM2/1 条件及昂丹司琼药物结果分别由 2023 年研究支持。
- 多柔比星在该先期研究中用于凋亡检测阳性对照，未据此建立药物毒性性能验证。
来源与原文
- A patterned human primitive heart organoid model generated by pluripotent stem cell self-organization原始研究 · Nature Communications · 2023-12-12
- Self-assembling human heart organoids for the modeling of cardiac development and congenital heart disease原始研究 · Nature Communications · 2021-08-26