Die Großproduktion von Kardiomyozyten aus humanen pluripotenten Stammzellen hochreproduzierbarer Kleinmolekül-basierte Differenzierung Protokoll

Menschlichen pluripotenten Stammzellen (hPSCs), einschließlich humanen embryonalen Stammzellen (hES) und induzierte pluripotenter Stammzellen (hiPSCs), haben die Fähigkeit der Selbsterneuerung und die Fähigkeit , in Zellen der drei embryonalen Keimschichten ^1,2 zu differenzieren. Aufgrund dieser Eigenschaften bieten hPSCs eine wertvolle und unbegrenzte Quelle für die Erzeugung und skalierbare Produktion von krankheitsrelevanten Zelltypen für die menschliche Krankheit Modellierung ^3-5, für Hochdurchsatz – Wirkstoff – Screening und Toxizitätsassays ^6,7 und potenziell für klinische Anwendungen ⁸ . Die Erzeugung von Kardiomyozyten aus hPSCs bietet die Möglichkeit, gezielt die Mechanismen der komplexen menschlichen Herz-Kreislauf- Erkrankungen und deren mögliche Behandlungen zu untersuchen, die zuvor über den Rahmen unserer Möglichkeiten aufgrund des Fehlens von relevanten Tiermodellen und / oder die Verfügbarkeit der betroffenen Primärgewebe.

Alle der oben genannten Anwendungen von hPSCs necessitate die Produktion von massiven Zahlen von hoch angereichertem und funktionellen Kardiomyozyten. Somit ist die Verfügbarkeit eines effizienten, reproduzierbaren und skalierbaren in vitro kardialen Differenzierungs Protokoll geeignet für mehrere Linien HPSC entscheidend. Herkömmliche Kardiomyozytendifferenzierung Protokolle haben unterschiedliche Strategien wie Embryoidkörperbildung Bildung ^9, Co-Kulturtechniken ^10, Induktion mit Cocktails von Zytokinen ¹¹ und Proteintransduktion Verfahren verwendet ^12. Trotz der Fortschritte bei diesen Techniken, die meisten leiden immer noch unter schlechten Wirkungsgrad, erfordern teure Wachstumsfaktoren oder begrenzte Universalität bieten bei dem Versuch, mehrere HPSC Linien zu verwenden. Bis heute haben diese Herausforderungen Grenzen für die Produktion von HPSC abgeleitete Kardiomyozyten für die Zelltherapie – Studien in Tiermodellen festgelegt, sowie in der pharmazeutischen Industrie für Wirkstoffforschung ^13. Daher ist die Entwicklung von robusten und erschwinglichen Techniken für große-Skala Herstellung von funktionellen HPSC abgeleitete Kardiomyozyten in skalierbaren Kultursystemen würden ihre kommerziellen und klinischen Anwendungen weitgehend erleichtern.

In diesem Manuskript berichten wir die Entwicklung eines kosteneffektiven und integrierte kardialen Differenzierungssystem mit hoher Wirksamkeit, Reproduzierbarkeit und Anwendbarkeit auf hESCs und hiPSCs aus einer Vielzahl von Quellen und Kulturverfahren erzeugt werden, einschließlich eines Verfahrens für die Herstellung im großen Maßstab von hoch angereicherten Populationen von HPSC abgeleitete Kardiomyozyten einen Bioreaktor mit. Darüber hinaus haben wir dieses Protokoll für HPSC Linien optimiert nicht frei und / oder einzelne Zellkultur, wie neu gegründeten hiPSCs oder großen Kohorten von HPSC Linien relevant Analyse von Krankheitsmechanismus Zubringer angepasst.