設計された心臓組織における後負荷の磁気調整

後負荷は、血液1を排出し始めた後の心室の収縮期負荷^である。心臓の発達の間、適切な後負荷は心筋細胞成熟²にとって非常に重要である。成人期には、心室後負荷の低レベル(例えば、高レベル脊髄損傷³または宇宙飛行⁴のような非常に特別な症例の寝たきりの患者において)は、心臓の低萎縮をもたらす可能性がある。逆に、高い後負荷は、心肥大⁵につながることができます。持久力運動選手または妊婦における心臓肥大は有益かつ生理的であると考えられるが、長期動脈性高血圧または重度の大動脈弁狭窄症に関連する肥大は、心不整脈および心不全に1つを素因とするので有害である^6。心不全患者の5年死亡率は現在、1980年代^{の6~40~50%に}70%から減少しているが、この非常に流行している状態(現在、欧米の人口の2.2%)に対する新たな治療治療オプションが依然として大きく必要とされている^。

病理学的心臓肥大の分子機構を調査し、この疾患を治療するための予防または治療戦略をテストするために、後負荷のインビボモデルが^{99、10、11、1210,11,12}を開発した。これらのモデルは、後負荷が心室性能に及ぼす影響に関する有益な洞察を提供しているが、後負荷の大きさを細かく制御することはできません。あるいは、切除された心臓および筋肉製剤に対して行われた後荷重のインビトロ研究は、組織負荷を細かく制御することを可能にするが、これらのモデルは縦断研究^{13、14、15,14,15}に役立たない。

これらの問題を克服するために、我々は、設計された心臓組織^{(EHT)16、17,17}における上昇後負荷のインビトロモデルを開発した。このモデルは、柔軟な中空シリコーンポストの間に懸濁されたフィブリンマトリックスに埋め込まれたラット心臓細胞の3次元培養フォーマットである。これらの組織は自発的に(シリコーンポストの抵抗に対して)打ち、食べられない作業を行う。我々は、1週間中空シリコーンポストに硬質金属ブレースを挿入することによって、以前の実験で12倍のATに適用された後負荷を増加させた。これは、病理学的心臓肥大^{18、19、2019,20}の特徴¹⁸である多くの変化につながり、心筋細胞肥大、部分的な根落、収縮力の低下、組織弛緩の障害、胎児遺伝子プログラムの再活性化、脂肪酸酸化から嫌気性解糖への代謝シフト、線維化の増加を引き起こした。この手順は、いくつかの研究で成功して採用されています^17,,21,,22,それはいくつかの欠点があります.低または非常に高い(12倍)後負荷の2つの状態しかなく、手順は、その時間的な柔軟性を制限し、汚染のリスクをもたらすEhtsの手動処理を必要とします。

最近、Leonardら.はシリコーンポスト²³上で培養されたEHTで後負荷を調節するために同様の技術を使用した。様々な長さのブレースは、曲げ運動を制限するために、ポストの外側の周りに配置されました。本研究の著者は、ヒトiPS由来EhTの増加力の発達と成熟を強化した負荷の特異な小中増加が病理学的状態をもたらしたと報告した。しかし、私たちのシステムと同様に、この技術は、後荷重の単数の増加のみを可能にし、その大きさはブレースの長さによって決まります。したがって、後読みによる微調整、時間の経過に伴う後荷重の変更、およびこれらの手法では正確なロードレジメンは不可能です。

ここでは、後抵抗、すなわち、Ehtsの後負荷を磁気的に²⁴に変調するために使用できるシステムのプロトコルを提供する。このプラットフォームは、後負荷の微調整を容易にし、ユーザー定義の後負荷レジメンを可能にし、EHTの無菌性を保証します。