Evaluierung von Kardiotoxizität mithilfe von hiPSC-abgeleiteten Herz-Organoiden

Der Kalziumkreislauf und die Schlageigenschaften von Kardiomyozyten hängen eng zusammen (Erregungs-Kontraktions-Kopplung von Kardiomyozyten), und ihre genaue Messung ist für die funktionelle Beurteilung von Kardiomyozyten von entscheidender Bedeutung.

(A) Um den Schlagrhythmus und den Kalziumfluss von Kardiomyozyten auf aussagekräftig Weise zu beurteilen, werden hiPSCs (Humane induzierte pluripotente Stammzellen) zu Herzorganoide in 3D ausdifferenziert, indem sie 30 Tage lang mit verschiedenen Wachstumsfaktoren und Signalmolekülen im Zusammenhang mit der Herzdifferenzierung behandelt werden.

(B) Ein Schema zeigt die am KIST Europe neu-etablierte Messstation für digitale holographische Mikroskopie (DHM).

(C) Die Kontraktion der Kardiomyozyten kann mithilfe des DHM-Systems in Echtzeit beurteilt und quantifiziert werden.

(D) Der Kalziumflusstest von Herzorganoiden mit dem Kalziumindikator Fluo-8 AM zeigt, dass Isoprenalin (ein positives Inotrop) und Nifedipin (ein negatives Inotrop) den Kalziumkreislauf von Kardiomyozyten erhöhen bzw. verringern. Das DHM-System ermöglicht ein Hochdurchsatz-Screening zahlreicher potenziell kardiotoxischer Verbindungen und ermöglicht eine effiziente und genaue Bewertung ihrer kardiologischen Toxizität, wodurch Tierversuche ersetzt werden.