Révolutionner la recherche cardiaque avec des microtissus
Des petits tissus cardiaques changent les tests de médicaments et les études sur les maladies.
Tessa de Korte, Benjamin B. Johnson, Georgios Kosmidis, Benoit Samson-Couterie, Mervyn P. H. Mol, Ruben W. J. van Helden, Louise François, Viviana Meraviglia, Loukia Yiangou, Tom Kuipers, Hailiang Mei, Milena Bellin, Stefan R. Braam, Shushant Jain, Christine L. Mummery, Richard P. Davis
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Table des matières
- L'essor des cellules souches pluripotentes induites humaines
- La maturité compte : le besoin de cellules ressemblant à des cellules adultes
- Passer à la vitesse supérieure : Automatisation et efficacité
- Étudier les maladies cardiaques avec les cMTs
- L'expérience : ce qui a été fait
- Les résultats sont là : tests de médicaments réussis
- Les avantages de l'automatisation
- Les avantages et inconvénients des microtissus dans la découverte de médicaments
- Conclusion : un avenir prometteur
- Points clés à retenir
- Source originale
Les microtissus cardiaques (CMTS) sont de petites grappes de cellules cardiaques, fabriquées à partir de cellules souches pluripotentes induites (iPSCs). Ces cellules sont spéciales parce qu'elles peuvent se transformer en n'importe quel type de cellule dans le corps, ce qui les rend super pratiques pour la recherche scientifique. Ces dernières années, ces mini tissus cardiaques sont devenus hyper importants pour tester de nouveaux médicaments et comprendre les maladies cardiaques. Pourquoi se préoccuper des cMTs, tu demanderas ? Eh bien, ils aident les scientifiques à voir comment les médicaments peuvent affecter le cœur sans avoir besoin de les tester sur de vraies personnes d'abord.
L'essor des cellules souches pluripotentes induites humaines
Pour comprendre l'importance des cMTs, on doit d'abord jeter un œil sur les cellules souches pluripotentes induites humaines (HiPSCs). Ce sont des cellules normales qui ont été “reprogrammées” pour se comporter comme des cellules souches. Pense à elles comme un couteau suisse des cellules ; elles peuvent finir par se transformer en n'importe quel type de cellule, y compris des cellules cardiaques. Ça a amené leur essor dans la découverte de médicaments, servant d'alternative plus éthique aux tests sur les animaux. Des organismes de régulation comme la FDA ont même donné un petit coup de pouce à ces cellules pour tester la sécurité des médicaments.
La maturité compte : le besoin de cellules ressemblant à des cellules adultes
Bien que les hiPSCs soient géniales, elles se comportent souvent plus comme des cellules cardiaques immatures trouvées chez un fœtus plutôt que des cellules adultes complètement matures. Pourquoi c'est un problème ? Eh bien, si on essaie de comprendre comment les cœurs adultes réagissent aux médicaments, avoir des cellules qui agissent comme des bébés pourrait pas donner les meilleurs résultats. Les développements récents dans les modèles cardiaques 3D ont aidé à créer des cellules cardiaques plus matures à partir de hiPSCs, mais ne sortez pas le champagne tout de suite. Ces modèles peuvent nécessiter beaucoup d'expertise, d'équipement spécifique, et peuvent coûter aussi cher qu'un dîner chic.
Automatisation et efficacité
Passer à la vitesse supérieure :La bonne nouvelle, c'est que les chercheurs ont trouvé des moyens de produire ces cMTs de manière plus rentable et évolutive. En utilisant des techniques qui ne nécessitent pas de configurations complexes, les scientifiques peuvent faire des lots de ces petits tissus cardiaques sans se ruiner. Encore mieux, les chercheurs se penchent sur la robotique pour simplifier le processus. Imagine un robot qui fait tout le travail lourd-plus de nuit blanche au labo.
Étudier les maladies cardiaques avec les cMTs
Une des maladies qui intéresse particulièrement les chercheurs, c'est la tachycardie ventriculaire polymorphe catecholaminergique (CPVT1). Ce nom compliqué désigne une condition génétique qui peut faire battre le cœur de manière irrégulière, ce qui n'est pas trop bon pour qui que ce soit. En utilisant des cMTs fabriqués à partir de patients touchés par la CPVT1, les scientifiques peuvent étudier comment cette condition affecte la fonction cardiaque et voir comment différents médicaments peuvent aider.
L'expérience : ce qui a été fait
Dans une série d'études récentes, les chercheurs ont créé des microtissus cardiaques à partir de divers types de cellules cardiaques. Ces petits modèles ont ensuite été utilisés pour tester dans quelle mesure ils pouvaient reproduire les symptômes des maladies cardiaques et réagir à divers médicaments. Certains cMTs ont été modifiés pour porter la mutation CPVT1. Ça a permis aux chercheurs d'observer avec précision les arythmies-battements de cœur irréguliers-produites par ces cellules.
Les résultats sont là : tests de médicaments réussis
En menant divers tests, les scientifiques ont pu voir comment bien les microtissus réagissaient à certains médicaments. Ils ont trouvé des composés qui pouvaient “sauver” les cellules cardiaques des arythmies causées par la CPVT1. Parmi les médicaments remarquables, il y avait le flécaïnide, un traitement précédemment utilisé pour traiter les arythmies chez les patients.
Les avantages de l'automatisation
Une des grandes avancées de cette recherche a été l'utilisation de l'automatisation pour créer et analyser les cMTs plus efficacement. En utilisant des robots de manipulation de liquides avancés, les chercheurs pouvaient produire des cMTs rapidement et avec une qualité constante. Imagine un robot préparant des lots de petites cellules cardiaques pendant que les scientifiques sirotent leur café et prennent des notes-c'est comme un film de science-fiction de labo futuriste devenu réalité !
Les avantages et inconvénients des microtissus dans la découverte de médicaments
Bien que les cMTs offrent de nombreux avantages, comme être plus représentatifs des tissus cardiaques réels que d'autres modèles, ils ont encore des limites. Les chercheurs rencontrent parfois des défis lorsqu'il s'agit de reproduire chaque aspect d'un cœur humain, surtout en ce qui concerne les réponses aux médicaments.
Conclusion : un avenir prometteur
La recherche sur les microtissus cardiaques ouvre la voie à de meilleures méthodes de test de médicaments, en particulier pour des conditions cardiaques comme la CPVT1. Grâce à la science moderne et un peu de robotique, l'avenir de la découverte de médicaments semble prometteur. Donc, la prochaine fois que tu entends parler d'un nouveau médicament pour le cœur, souviens-toi des petits héros qui travaillent silencieusement dans le labo-nos sympathiques microtissus cardiaques de quartier !
Points clés à retenir
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Microtissus Cardiaques (cMTs) : Petit tissus cardiaques dérivés des hiPSCs qui aident les chercheurs à tester des médicaments et à étudier des maladies cardiaques.
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hiPSCs : Cellules spéciales qui peuvent devenir n'importe quel type de cellule dans le corps, les rendant inestimables pour la recherche.
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La maturité compte : Développer des cellules ressemblant à des cellules adultes est crucial pour des tests de médicaments précis.
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Automatisation : Des robots sont utilisés pour rationaliser la production de cMTs, rendant le processus plus rapide et efficace.
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Étudier la CPVT1 : Ces cMTs sont utilisés pour mieux comprendre et traiter les arythmies associées à la condition génétique CPVT1.
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Tests de médicaments : Des tests réussis ont montré que certains médicaments pouvaient efficacement sauver les cMTs d'un comportement arythmique, ce qui est prometteur pour le traitement des patients.
Avec un développement et une optimisation supplémentaires, ces modèles cardiaques pourraient bientôt devenir un incontournable dans les laboratoires et hôpitaux du monde entier, améliorant la vie de nombreux patients souffrant de maladies cardiaques.
Titre: Industrialization of three-dimensional hiPSC-cardiac microtissues for high-throughput cardiac safety and drug discovery screening
Résumé: Current cardiac cell models for drug screening often face a trade-off between cellular maturity and achieving high throughput. While three-dimensional human induced pluripotent stem cell-based heart models typically exhibit more adult-like features, their application is hindered by the need for large cell numbers or complex equipment. Here, we developed cost-effective methods to scale up production of three-dimensional cardiac microtissues (cMTs) containing three cardiac cell types, and assess calcium transients and action potential metrics for high-throughput screening (HTS). Automating the procedure revealed reproducible drug responsiveness and predictive accuracy in a reference compound screen. Furthermore, an arrhythmic phenotype was reliably triggered in cMTs containing cardiomyocytes with a RYR2 mutation. A screen of FDA-approved drugs identified 17 drugs that rescued the arrhythmic phenotype. Our findings underscore the scalability of cMTs and their utility in disease modelling and HTS. The advanced "technology-readiness-level" of cMTs supports their regulatory uptake and acceptance within the pharmaceutical industry.
Auteurs: Tessa de Korte, Benjamin B. Johnson, Georgios Kosmidis, Benoit Samson-Couterie, Mervyn P. H. Mol, Ruben W. J. van Helden, Louise François, Viviana Meraviglia, Loukia Yiangou, Tom Kuipers, Hailiang Mei, Milena Bellin, Stefan R. Braam, Shushant Jain, Christine L. Mummery, Richard P. Davis
Dernière mise à jour: 2024-12-02 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.29.626032
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.29.626032.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.
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