光遗传学与诱导多能干细胞(iPSC)技术结合研究心肌细胞药理

作者: Lance  日期:2017-07-25 14:19:53


光遗传学是2010年代最受关注的技术方法之一,它借助于来自微组织的已遗传编码的光敏感蛋白质,通过光来控制细胞行为。蓝光脉冲能打开正离子光敏感通道ChR2,当这种通道在受激细胞的表面表达时,还能激发电子信号的传递。过度表达ChR2的神经细胞是神经生物学研究中的常用工具,因为它们能选择性地被激活。同样ChR2的用途拓展到身体中其他的受激细胞,如心脏细胞。


iPSC(诱导多能干细胞)技术同样也备受瞩目,将来自患者的体细胞重编程至胚胎干细胞样状态,随后再分化为疾病相关的细胞类型,生成的人类组织携带着可引起或促进疾病形成的遗传变异,由此为我们提供了无限的人类疾病组织资源。


那么将光遗传学和iPSC技术结合起来,会迸发出怎样的火花呢。


CardioExcyte 96是一种高分辨率的设备,利用非侵入式的阻抗测量技术记录了完整心肌细胞群体的收缩活动。该系统可供低成本、初期化合物安全性筛选,可测量干细胞诱导的心肌细胞,急性分离的心肌细胞乃至搏动的3D-细胞簇。


CardioExcyte 96 可以使用电刺激起搏,也可以用CardioExcyte 96 SOL实现光刺激起搏。


CardioExcyte96 SOL可刺激并平行研究电阻与胞外场电位。光刺激附件 CardioExcyte 96 SOL 使用LED在空间上同步刺激转染了诸如ChR2等光控通道的细胞,iPS心肌细胞转染ChR2后,细胞可以被蓝光刺激,每道光可以诱导一次细胞的去极化并触发动作电位。所有细胞都会在光刺激发生时同步发放光刺激相对电刺激的优点包括高同步性,所有的跳动网络内的细胞都在光打开的瞬间受到刺激; 相反,电刺激从电极开始在孔内传播,所以细胞并不会被同步刺激。对精确同步的搏动进行平均跳动计算可获得化合物分析与浓度反应相关性

研究数据。

应用实例


光刺激下阻抗与场电位平均搏动叠加



光刺激下Cor.4U® 细胞表现出频率依赖的FPD缩短,并伴随 EFP幅度的减小。Cor.4U® 人源iPSC分化的心肌细胞在铺板后2128天转染ChR2通道。



2 Hz 同步跳动的细胞。


100 nM Nifedipine ()缩短了场电 位持续时间 FPD 并减少了收缩强度。


技术细节

可进行离体光遗传试验

CardioExcyte 96的附件

整合在孵育系统的顶盖中

• 96LED,每个孔对应单独的LED光刺激

高亮度LED结合专门定制的顶盖,保证高性能与可靠性

可通过软件控制调节刺激密度、刺激脉冲时长和搏动频率

刺激光波长 470 nm, 可激活 ChR2, 可以根据需求选择其他波长