La generación de fuerza contráctil por tejidos cardíacos derivados de hiPSC 3D se ve reforzada por el rápido establecimiento de una interconexión celular en la matriz con rigidez que imita el músculo.
Año de publicación:
2017
Identificación de PubMed:
28384492
Subvenciones de financiación:
- Desarrollo curricular e implementación de tecnología de células madre y énfasis en gestión de laboratorio en un programa de maestría establecido en biotecnología y bioinformática en la Universidad Estatal de California en las Islas del Canal y desarrollo conjunto de un curso de GE sobre células madre
- Cardiomiocitos derivados de células madre embrionarias humanas para pacientes con insuficiencia cardíaca terminal
- Macaca mulatta como modelo avanzado para pruebas preclínicas predictivas de autoinjertos y aloinjertos cardíacos diseñados
- Matrices macroporosas inyectables para mejorar el injerto y la supervivencia de células madre
- Beca de formación para estudiantes de posgrado del CIRM para la implementación de un programa de gestión de laboratorio y tecnología de células madre: formación en ciencias de células madre y medicina regenerativa
Resumen público:
La ingeniería de tejidos cardíacos humanos en 3D es de gran importancia para aplicaciones terapéuticas y farmacéuticas. Como sustitutos del tejido cardíaco, se han explorado ampliamente los hidrogeles derivados de la matriz extracelular. Sin embargo, exhiben una degradación prematura y su rigidez es a menudo órdenes de magnitud menor que la del tejido cardíaco nativo. No hay informes sobre el establecimiento de cardiomiocitos interconectados en hidrogeles 3D con una densidad celular y rigidez de la matriz fisiológicamente relevantes. Aquí realizamos bioingeniería de microtejidos cardíacos humanos encapsulando cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas por humanos (hiPSC-CM) en hidrogeles de gelatina químicamente reticulados (1.25 x 108 / ml) con rigidez y degradación ajustables. En comparación con las células de alta rigidez (16 kPa)/hidrogeles de degradación lenta, las hiPSC-CM de baja rigidez (2 kPa)/degradación rápida y rigidez intermedia (9 kPa)/hidrogeles de degradación intermedia exhiben una mayor formación de redes intercelulares, alfa-actinina. y expresión de conexina-43, y velocidad de contracción. Sólo los microtejidos de 9 kPa exhiben una estructura sarcomérica organizada y una tensión contráctil significativamente mayor. Esto demuestra que la rigidez que imita los músculos junto con una interconexión celular sólida contribuye a mejorar la organización sarcomérica y la función contráctil del tejido cardíaco diseñado. Este estudio destaca la importancia de la conectividad intercelular, la densidad celular fisiológicamente relevante y la rigidez de la matriz para respaldar mejor la ingeniería de tejido cardíaco 3D.
Resumen científico:
La ingeniería de tejidos cardíacos humanos en 3D es de gran importancia para aplicaciones terapéuticas y farmacéuticas. Como sustitutos del tejido cardíaco, se han explorado ampliamente los hidrogeles derivados de la matriz extracelular. Sin embargo, exhiben una degradación prematura y su rigidez es a menudo órdenes de magnitud menor que la del tejido cardíaco nativo. No hay informes sobre el establecimiento de cardiomiocitos interconectados en hidrogeles 3D con una densidad celular y rigidez de la matriz fisiológicamente relevantes. Aquí realizamos bioingeniería de microtejidos cardíacos humanos encapsulando cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas por humanos (hiPSC-CM) en hidrogeles de gelatina químicamente reticulados (1.25 x 108 / ml) con rigidez y degradación ajustables. En comparación con las células de alta rigidez (16 kPa)/hidrogeles de degradación lenta, las hiPSC-CM de baja rigidez (2 kPa)/degradación rápida y rigidez intermedia (9 kPa)/hidrogeles de degradación intermedia exhiben una mayor formación de redes intercelulares, alfa-actinina. y expresión de conexina-43, y velocidad de contracción. Sólo los microtejidos de 9 kPa exhiben una estructura sarcomérica organizada y una tensión contráctil significativamente mayor. Esto demuestra que la rigidez que imita los músculos junto con una interconexión celular sólida contribuye a mejorar la organización sarcomérica y la función contráctil del tejido cardíaco diseñado. Este estudio destaca la importancia de la conectividad intercelular, la densidad celular fisiológicamente relevante y la rigidez de la matriz para respaldar mejor la ingeniería de tejido cardíaco 3D.
