Generatie van muizen pacemaker celaggregaten Gebaseerd op ES-Cell-programmering in combinatie met Myh6-Promoter-Selection

De term "sick sinus syndroom" vat meerdere ziektes die de verslechtering van de cardiale pacemaker systeem. Het bestaat uit pathologische, symptomatische sinusbradycardie, sinoatriale blok, sinusstilstand evenals de tachycardie-bradycardie syndroom. Daarbij wordt een "sick sinus syndrome" vaak gepaard met algemene hartziekten, zoals een ischemische hartziekte, cardiomyopathie of myocarditis. Momenteel zijn therapeutische benaderingen gebaseerd op de implantatie van elektrische pacemakers. Echter, dit gaat gepaard met een aantal risico's zoals infecties en batterij defect. Kortom, de incidentie van complicaties is nog steeds zeer hoog bij patiënten met een pacemaker geïmplanteerd. Bovendien, in tegenstelling tot het endogene pacemaker, deze apparaten niet reageren op hormonale stimulatie.

Een toekomstig alternatief kan rekenen op de beschikbaarheid van "biologische pacemakers" waarvoor PSC's zou kunnen dienenals geschikte cellulaire bron en die zou ook zeer waardevol in vitro drug testen. Toch een groot probleem ligt in de zeer zeldzame verschijning van sinus nodale cellen binnen embryoid instanties (EBS) – dit meestal niet meer dan ~ 0,5% ^1.

Eerder werd aangetoond dat "forward programmering" van specifieke subtypen cardiomyocyten haalbaar door overexpressie van verschillende vroege cardiovasculaire transcriptiefactoren zoals Mesoderm-specifieke posterior 1 (MesP1) en NK2 transcriptiefactor verband, locus 5 (Nkx2.5) ^{2, 3.} Voor normale grootte en functie van de sinusknoop (SAN), het T-box transcriptiefactor Tbx3 cruciaal, waarvan is aangetoond dat de pacemaker genprogramma initiëren en differentiatie regelen van de SAN ^4. Hoewel deze verbeterde de verschijning van functionele pacemaker cellen, de inhoud nog niet in het gehele cardiomyocytic celpopulatie bedraagt ​​dan ~ 40%.

Daarom is een extra Myh6-promotor gebaseerd antibiotische selectie stap ⁵ werd geïntroduceerd door ons. Dit leidt uiteindelijk tot nog onopgemerkt cardiomyocyten aggregaten ("geïnduceerde sino-atriale organen;" iSABs "), die sterk verhoogde slaan frequentie (> 400 bpm) in vitro vertonen, voor het eerst benadert die van een muis hart en vergelijkbare in vitro gekweekt sinus nodale cellen geïsoleerd uit een muizen hart ^6. Onder Isoprenaline administratie zelfs kloppend frequenties van 550 bpm worden bereikt. Met name iSABs omvatten meer dan 80% functionele knooppunten cellen zoals blijkt uit uitgebreide fysiologische analyses ^7. Onlangs heeft een aantal benaderingen van sinus genereren nodale cellen met behulp van directe herprogrammering ^19, oppervlakte markers ¹⁴ of farmacologische behandeling met kleine moleculen ^16,17 werden beschreven. Maar geen van deze methoden tot een dergelijk hoge zuiverheid pacemakercellen en slaan frequenties dicht bij de murine hijkunst als waargenomen in iSABs.

Bovendien, in een ex vivo model van gecultiveerde volwassen muis ventriculaire schijfjes die hun spontane kloppend activiteit hebben verloren, de iSABs zijn in staat om te integreren in de slice weefsel, waardoor spontaan actief blijven en robuust pacing het hart plakjes om contracties ^7. Een gedetailleerd protocol voor het genereren van deze iSABs wordt beschreven in dit document.