Implantation des dérivés hiPSC myocarde patchs après lésion myocardique dans un modèle de cochon d’Inde
Summary
Nous présentons ici un protocole pour l’induction de cryoinjury ventriculaire gauche, suivie de l’implantation d’un patch du muscle cardiaque, dérivée de cellules iPS humaines cardiomyocytes dans un modèle de cobaye.
Abstract
En raison de la capacité de régénération limitée du cœur chez les mammifères adultes, infarctus du myocarde se traduit par une perte irréversible des cardiomyocytes. Cette perte de montants correspondants du muscle cardiaque masse peut conduire à l’insuffisance cardiaque. En plus de la transplantation cardiaque, il n’y a aucune option de traitement curatif pour l’insuffisance cardiaque terminale. En période de pénurie de donneurs d’organes, les modalités de traitement indépendant d’orgue sont nécessaires. Dispositifs d’assistance ventriculaire gauche sont une option thérapeutique prometteuse, mais surtout comme thérapie de destination, limitée par ses effets secondaires comme les accidents vasculaires cérébraux, les infections et les hémorragies. Ces dernières années, plusieurs stratégies de réparation cardiaque, y compris l’injection de cellules souches, cellules souches cardiaques ou ingénierie tissulaire myocardique ont été étudiées. Les améliorations récentes en biologie cellulaire permettent la différenciation de grandes quantités de cardiomyocytes provenant des cellules souches humaines pluripotentes induites (iPSC). Une des stratégies de réparation cardiaque actuellement en cours d’évaluation est de transplanter des tissus cardiaques artificielles. Coeur ingénierie tissulaire (ISE) est un réseau tridimensionnel cardiomyocyte créé in vitro, ayant des propriétés fonctionnelles du tissu cardiaque native. Nous avons créé ISE-patches de cardiomyocytes dérivé de hiPSC. Nous présentons ici un protocole pour l’induction de la cryoinjury de myocardique ventriculaire gauche chez un cobaye, suivi par l’implantation de hiPSC dérivés ise sur la paroi ventriculaire gauche.
Introduction
Le nombre de patients atteints d’insuffisance cardiaque augmente dans notre population vieillissante. Pour l’insuffisance cardiaque terminale, orthotopic transplantation de coeur est l’option de traitement uniquement curatif. Cependant, en particulier dans les pays européens, il y a une pénurie de donneur d’organes croissante. Par conséquent, les autres traitements possibles sont nécessaires. Réalisations récentes en assistance circulatoire mécanique sont prometteurs, mais surtout à long terme exécutent, limitée par ses effets secondaires tels que saignements, thrombose de la pompe et des complications infectieuses1.
La capacité de régénération endogène du cœur humain adulte est extrêmement limitée. Par conséquent, des thérapies de régénération cardiaque pourraient devenir une option thérapeutique alternative pour terminale insuffisance cardiaque patients2,3. Différentes techniques y compris l’injection de cellules à base de cellules souches ou d’un tissu approches techniques ont été décrites3,4,5.
Les cellules souches humaines pluripotentes induites (hiPSC), ainsi que les cellules souches embryonnaires humaines (CSEh) peuvent être efficacement différenciés à battant spontanément des cardiomyocytes humaine6, qui a été un succès majeur dans le domaine de la régénération cardiaque thérapies.
Pour remplacer le myocarde après un infarctus du myocarde et d’améliorer le fonctionnement d’un cœur défaillant, la survie d’un nombre adéquat de cardiomyocytes et leurs mécaniques et électriques de couplage avec le cœur natif est essentielle. Afin d’étudier le potentiel des thérapies régénératives cardiaques avec cardiomyocytes dérivés de cellules iPS humaines, un modèle de recherche approprié est nécessaire. Le modèle idéal devrait être rentable et avoir un humain-comme la physiologie et l’électrophysiologie. Grands modèles animaux comme des cochons serait idéales de ce point de vue, toutefois, ces expériences sont très coûteux et grandes quantités de cardiomyocytes serait nécessaires pour remplacer un nombre pertinent de cardiomyocytes afin de pouvoir constater les effets sur la ventricule gauche fonction dans un modèle d’infarctus du myocarde de porc.
Pour répondre à des questions biologiques élémentaires vers la régénération cardiaque humaine axée sur la cellule, par exemple, la survie des cellules, vascularisation et couplage électrique, petits modèles animaux sont plus adaptées. De petits modèles animaux disponibles, le cobaye est l’espèce plus utiles, comparativement à des rats et des souris, car leur électrophysiologie ressemble plus étroitement à la situation dans les humains7. Dans ce modèle de cochon d’Inde, nous avons induit une cryoinjury transmurale du ventricule gauche. Une semaine après l’induction de l’implantation de l’infarctus du myocarde d’un three-dimensional, battant spontanément des hanches-cellulaire cardiomyocyte patch a été réalisée. La survie des cellules cardiomyocytes a été évaluée à 28 jours après l’implantation par l’examen histologique.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il existe une variété de petits modèles animaux étudier l’effet que la transplantation de cellules exerce le cœur blessé9,10,11. Nous avons choisi un modèle de cobaye à cause de tous les petits animaux modèles sa (électro) physiologie ressemble plus étroitement à celui de l’homme. Les avantages des petits modèles animaux sont logement simple, coûts contrôlables et quelques groupes de travailleurs. En comparais…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Aucun financement n’a été reçu pour cette étude
Materials
| Ventilator (VetFlo Dual Mode) | Kent Scientific | ||
| Forene | abbvie | 1000009819 | |
| Carprofen | Zoetis | 256692 | |
| Atropin | Braun | PZN 00648037 | |
| Buprenorphin | Sigma | ||
| Metal stamp | |||
| Electric soldering iron | Claytools | ||
| 3-0 prolene suture | Ethicon | ||
| 4-0 prolene suture | Ethicon | 662SLH | |
| 5-0 prolene suture | Ethicon | 8710H | |
| 8-0 prolene suture | Ethicon | 8841H | |
| Tungsten Carbide Scissor | FST | No. 14568-12 | |
| Stainless sterilization Container | FST | No. 20890-51 | |
| Graefe Forceps | FST | No.11652-10 | |
| Extra fine Graefe Forceps | FST | No.11150-10 | |
| Forceps | FST | No. 11022-15 | |
| Halsted- Mosquito | FST | No. 13009-12 | |
| Forceps | FST | No.13003-10 | |
| Baby Mixter | FST | No. 13013-14 | |
| Needle holder (Castroviejo with Tungsten Casbide Jaws) | FST | No. 12565-14 | |
| Needle Holder (Halsey) | FST | No. 12501-13 | |
| Alm Retractor with Blumt Teeth | FST | No. 17008-07 | |
| Spring Scissor | FST | No. 15000-00 | |
| Compress 5×5 | Fink + Walter | PZN 08821417 | |
| Venflon Pro Safety | Becton Dickinson | PZN11123964 | |
| Cautery High Temp 2" | Bovie Medical Corporation | 0100607151011055 |
References
- Kirklin, J. K., et al. Seventh INTERMACS annual report: 15,000 patients and counting. The Journal of heart and lung transplantation: the official publication of the International Society for Heart Transplantation. 34, 1495-1504 (2015).
- Soonpaa, M. H., Field, L. J. Survey of studies examining mammalian cardiomyocyte DNA synthesis. Circulation research. 83, 15-26 (1998).
- Shiba, Y., Hauch, K. D., Laflamme, M. A. Cardiac applications for human pluripotent stem cells. Current pharmaceutical design. 15, 2791-2806 (2009).
- Shiba, Y., et al. Human ES-cell-derived cardiomyocytes electrically couple and suppress arrhythmias in injured hearts. Nature. 489, 322-325 (2012).
- Chong, J. J., et al. Human embryonic-stem-cell-derived cardiomyocytes regenerate non-human primate hearts. Nature. 510, 273-277 (2014).
- Kattman, S. J., et al. Stage-specific optimization of activin/nodal and BMP signaling promotes cardiac differentiation of mouse and human pluripotent stem cell lines. Cell stem cell. 8, 228-240 (2011).
- Watanabe, T., Rautaharju, P. M., McDonald, T. F. Ventricular action potentials, ventricular extracellular potentials, and the ECG of guinea pig. Circulation research. 57, 362-373 (1985).
- Weinberger, F., et al. Cardiac repair in guinea pigs with human engineered heart tissue from induced pluripotent stem cells. Science translational medicine. 8, 363ra148 (2016).
- Shiba, Y., et al. Electrical Integration of Human Embryonic Stem Cell-Derived Cardiomyocytes in a Guinea Pig Chronic Infarct Model. Journal of Cardiovascular Pharmacology and Therapy. 19, 368-381 (2014).
- van Laake, L. W., et al. Human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes survive and mature in the mouse heart and transiently improve function after myocardial infarction. Stem cell research. 1, 9-24 (2007).
- Zimmermann, W. H., et al. Engineered heart tissue grafts improve systolic and diastolic function in infarcted rat hearts. Nature medicine. 12, 452-458 (2006).
- Johns, T. N., Olson, B. J. Experimental myocardial infarction. I. A method of coronary occlusion in small animals. Annals of surgery. 140, 675-682 (1954).
- van den Bos, E. J., Mees, B. M., de Waard, M. C., de Crom, R., Duncker, D. J. A novel model of cryoinjury-induced myocardial infarction in the mouse: a comparison with coronary artery ligation. Heart and circulatory physiology. , H1291-H1300 (2005).
