人類誘導多能幹細胞衍生的心肌細胞(human induced pluripotent stem cell derived cardiomyocytes, hiPSC-CMs)幾乎可以無限量生產,且具有高純度,為加速臨床前藥物開發提供了理想的模型系統。儘管 hiPSC-CMs 在心臟毒性檢測中的效力已被驗證,但由於這些細胞是於體外誘導分化而成,缺乏體內生理環境的刺激,因此在型態、代謝及電生理特徵等與真實成人的心肌細胞有所不同,這會影響後續藥篩及實驗結果的準確性,成為 hiPSC-CMs 應用的一大限制。
目前常見的 hiPSC-CMs 成熟方法包括:長期培養30至100天、對細胞進行電刺激和機械刺激、荷爾蒙調控、與內皮細胞或心臟纖維母細胞共培養,以及3D organoid 培養等,而這些傳統方法不僅研究時程長且步驟繁瑣,成本也較高。
《Nature》:CELLvo™ Matrix Plus 僅需7天即可使 hiPSC-CM 型態及生理功能成熟!
禮文所代理的 StemBioSys 開發了多種細胞培養系統,其中 CELLvo™ Matrix Plus 為供 hiPSC-CMs 培養和成熟的理想基質,其為人類幹細胞所分泌的胞外基質(extracellular matrix, ECM),以模擬人體內天然微環境。根據 StemBioSys 發表於《Nature》之文獻,與Matrigel相比,培養於 CELLvo™ Matrix Plus 之 hiPSC-CMs 與真實的成年心肌細胞更為相似:型態呈桿狀雙核、肌節高度組織化(如下圖)、心肌肌鈣蛋白I(cardiac troponin I, cTnI)表現量上升、較多的粒線體分佈、並具較高粒線體膜電位。
相較於老鼠來源的 Matrigel,CELLvo™ Matrix Plus 使細胞的肌動蛋白絲(綠色螢光)的排列更加整齊緻密,cTnI(紅色螢光)表達量也更高。
只會跳動還不夠!還可於培養皿中重現心律不整(arrhythmia-in-a-dish)
CELLvo™ Matrix Plus 促進了 hiPSC-CM 的電生理功能,產生的動作電位更接近真實心肌細胞的表現。當加入 E-4031(hERG 鉀離子通道阻斷劑)後,可以於培養皿中觀察到心律不整之跳動,類似於人體內發生的多型性心室心搏過速(Torsades de Pointes , TdP),並發現 hiPSC-CMs 傳導速度顯著下降,這與真實心臟中發生心律不整後的傳導速度減慢情況相似。並且,原廠使用已知會引發 TdP 風險的藥物,證實培養於CELLvo™ Matrix Plus 相較培養於 Matrigel 之 hiPSC-CM 更能反映出低、中、高風險藥物對心臟毒性的影響,隨著藥物風險越高,心律不整比例也越高 (如下圖)。
CELLvo™ Matrix Plus 大大提升了研究人員使用 hiPSC-CMs 進行高通量藥物篩選的便利性,以一個簡單且有效的培養方式,解決了廣為人知的 hiPSC-CMs 成熟的問題。
除了 hiPSC-CMs,StemBioSys 尚開發多種培養基質以供其他細胞類型生長,如間質幹細胞、神經細胞、胰島、軟骨細胞等。若您有產品細節相關問題,歡迎來電或來信洽詢!