Beating rate analysis of hiPSC derived cardiomyocytes for ischemia disease modeling - Pirhonen, Jonatan (2021)
Hapenpuutteesta johtuvat sydänsairaudet (iskeemiset sydänsairaudet) ovat maailmanlaajuinen ongelma kuolevuuden kannalta, joista sydäninfarkti on kaikista yleisin. Tällä hetkellä ei vielä ole paljon käytettävissä olevia menetelmiä, joiden avulla voitaisiin parantaa potilaiden iskeemistä sydänkudosta. Sydänkudos voidaan hapettaa uudelleen, mutta tämän on silti havaittu aiheuttavan lisävahinkoa sydämen toiminnassa reperfuusiovaurion muodossa ja siksi uusien terapeuttisten menetelmien kehittäminen iskeemisen kudoksen pelastamiseksi on tärkeää. Sydäninfarktissa verenkiertoa rajoittaa sepelvaltimotukos, joka estää hapen virtauksen sekä ravinteiden kulkeutumisen sydänlihakseen. Tämä rajoitus aiheuttaa edelleen matalan happitilan eli hypoksian sydänlihassoluissa, mikä puolestaan johtaa sydänlihassolujen vialliseen supistumiseen, elektrofysiologisiin häiriöihin ja lopulta solukuolemaan. Koska sydäninfarktin patofysiologisia mekanismeja ei vielä tunneta yksityiskohtaisesti, ihmisperäisten in vitro -solumallien tarve hapen puutteen vaikutusten tutkimiseen sydänkudoksessa on lisääntynyt. Tässä tutkimuksessa pyrittiin määrittämään hypoksian vaikutuksia ihmisen indusoiduista pluripotenteista kantasoluista (hiPSC) erilaistettujen sydänlihassolujen sykenopeuteen. Mekaanista sykkimisaktiivisuutta tutkittiin modulaarisella alustalla, joka mahdollistaa samanaikaisen videomikroskopian, elektrofysiologian räätälöidyn mikroelektrodijärjestelmän avulla ja hapen mittaamisen fluoresoivalla laserilla kontrolloiduissa viljelyolosuhteissa. Alkiokantasolukeräymätekniikalla erilaistetut sydänlihassoluryppäät altistettiin pitkittyneelle 8 tunnin hypoksiajaksolle ja hapetettiin sen jälkeen uudelleen. Tulosten mukaan hapen puute sydänlihassoluissa muuttaa sykkimisaktiivisuutta vähentämällä sykkeen määrää huomattavasti. Hapen osapaineen ja sykenopeuden välinen lineaarinen korrelaatioanalyysi näytti myös, että sykenopeuden muutos on suoraan verrannollinen happipitoisuuden vähenemiseen. Lisäksi, koska happea havaitseva materiaali on todetusti myrkytön soluille, sydänlihassolujen toiminnallisia ominaisuuksia voidaan arvioida turvallisesti ja tarkasti kyseisillä menetelmillä.