前情提要

Axol功能性iPSC衍生心肌细胞——用于心脏研究和心脏毒性筛选

据近期Bi/ond（荷兰器官芯片品牌）的报道，该公司与Axol Bioscience Ltd.合作通过开发一个坚实且生理相关的3D心脏肌肉模型，正在推动心脏组织工程领域的边界。

Bi/ond成功地使用Axol的axoCells心室肌细胞（货号ax2508），建立了生成和表征人类3D心脏肌肉组织的protocol，这些组织与人类心脏组织非常相似，并且在Bi/ond的MUSbi中进行了验证。

在短短7天内，Bi/ond成功获得了自发跳动的心脏组织！

Bi/ond是如何做到的？

1.通过将axoCells心室肌细胞（ax2508）与原代人类心脏成纤维细胞（ax2510）按不同比例混合，能够更接近地模拟心脏的原生状态。

2.在3D环境中评估了心肌细胞的分化和成熟，成功生成了功能性心室肌细胞。

3.Bi/ond研究了成纤维细胞如何影响3D组织的自我组织和维持。

4.通过Bi/ond的MUSbit系统，研究这些组织对电脉冲刺激（即心脏起搏）的收缩反应。

5.分析了这些组织对多种心脏药物的反应，这是验证该模型在药物发现和毒理学研究中的应用潜力的关键步骤。

此次合作的目标是提供一个增强的心脏研究系统，能够进行更准确的心脏功能和药物反应研究，让这个模型更加接近真实的心脏研究，并为药物发现提供更安全、更有效的途径。

报道中用到的axoCells iPSC衍生心室心肌（货号ax2508）经过了《综合体外致心律失常试验（CiPA）》化合物panel（详细内容可点击查看Axol往期文章），表明其与人类生理相关性和质量一致性。Axol Bioscience从事iPSC研究超过十年，并对iPSC技术领域的挑战有深刻的理解。其质量管理系统符合或超过ISSCR标准，提供在ISO9001认证生产设施中制造的一致和高质量的iPSC衍生细胞产品。

Axol心室肌细胞（Ventricular Cardiomyocytes）

axoCells心室肌细胞（货号ax2508），用心脏肌钙蛋白T（红色）、心脏 α-肌动蛋白（绿色）和核标记物 DAPI（蓝色）染色

使用功能性iPSC衍生的心室肌细胞，为可靠的体外心脏模型提供动力。

关键亮点

1.解冻后3天自发搏动，7天内可进行检测

2.已通过所有28种CiPA化合物的验证

3.在ISO:9001认证生产设施中制造，遵循严格的质量控制程序

4.被世界前列的生物制药公司和学术机构应用于研究和心脏毒性测试

表型鉴定

axoCells心室肌细胞（ax2508）进行了数次表征，包括形态学、免疫细胞化学和RNA测序，以评估它们在基于iPSC的心脏毒性模型中的实用性。

图1. axoCells心室肌细胞（货号ax2508）关键标志物的免疫细胞化学染色。展示了包括肌节对齐在内的关键形态学特征。图像1、2和4的放大倍率为63倍；图像3：40x。比例尺= 20µm。

功能相关性

一系列实验验证了axoCells心室肌细胞（ax2508）的功能性能，包括膜片钳，电生理和电压敏感染料的综合体外促心律失常分析( CiPA )专门面板。此外，也证明了axoCells心房（ax2518）和心室肌细胞（ax2508）的腔室特异性。

图2. axoCells人iPSC来源的心室肌细胞（ax2508）表达心脏核心离子通道INa、ICaL和IKr。在对照组 (灰色)和在100 μM利多卡因(绿色)条件下，100 nM硝苯地平(蓝色)或50 nM多非利特(红色)存在下记录的具有代表性的诱发动作电位的膜片钳痕迹，它们显示出对动作电位幅度和持续时间的预期影响。

图3. axoCells iPSC来源心室肌细胞(ax2508)的多电极阵列场动作电位波形。这显示了100uM多非利特处理相对于对照组队心室肌细胞的影响，其中多非利特延长了场电位持续时间和去极化后时长，这是其作为hERG阻滞剂的作用的预期反应。

Axol心房肌细胞（Atrial Cardiomyocytes）

axoCells心房肌细胞（货号ax2518）的心房肌球蛋白轻链2 （MLC2a）染色结果

使用功能性iPSC衍生的心室肌细胞，为可靠的体外心脏模型提供动力。

关键亮点

1.解冻后3天自发搏动，7天内可进行检测

2.无内源性心律失常证据

3.对心房特异性化合物（如卡巴胆碱）具有功能性反应 

4.被世界前列的生物制药公司和学术机构应用于研究和心脏毒性测试

表型鉴定

对axoCells心房肌细胞(ax2518)进行了数次表征，包括形态学、免疫细胞化学和RNA测序，以评估其在基于iPSC的心脏毒性模型中的实用性。

图1. 免疫细胞化学显示心肌和心房关键特异性标志物肌钙蛋白T、心房肌球蛋白轻链2 (MLC2a )和心房钠尿肽( ANP)表达。肌钙蛋白T (Troponin T，TroponinT )染色(红色)证实了心肌细胞的存在，ANP是心房肌细胞在心房牵张时特异性分泌的，MLC2a促进心肌收缩力。细胞核标记物DAPI用作复染。

功能相关性

在多种实验中验证了axoCells心房心肌细胞的功能性能，包括膜片钳、电生理学和收缩性检测。

图2. axoCells 心室肌细胞（ax2508）表达功能性核心心脏离子通道INa、Ica和IKr。 利多卡因( INa )、硝苯地平( ICa , L)和E-4031 ( IKr )用于表征动作电位期间核心心脏电流的活性。与对照组条件(灰色)相比，在100 μM利多卡因(绿色)、100 nM硝苯地平(蓝色)和100 nM E-4031 (红色)存在下，显示有代表性的自发动作电位。应用hERG阻断剂E - 4031 ( arrow )后，观察到早期后除极，表明有心律失常活动。

图3. 腔室特异性药理学反应。心房肌细胞IKAch激活剂卡巴胆碱对axoCells心房肌细胞(ax2518)( 3a )和心室肌细胞（ax2508）(3b )收缩力的影响。

结论

1.axoCells人iPSC来源的心房（ax2518）和心室肌细胞（ax2508）正确地再现心室特异性原代心肌细胞亚型的不同表型和药理学。

2.通过lCC、RNAseg、手动膜片钳和多电极阵列显示了心室/心室肌细胞特异性表型、电生理学和药理学。

3.使用腔室特异性hiPSC来源axoCells心肌细胞可为房颤研究以及更多的心脏电生理、药理学和毒理学研究提供更可靠的、人体生理相关的体外细胞模型。

关于英国Axol Bioscience

提供功能性iPSC来源神经元和心肌细胞，助力药物发现与药物安全。

Axol Bioscience 2013年成立，总部位于英国剑桥。成立以来一直聚焦于iPSC领域技术产品的开发制造和服务，致力开发更好的人类疾病模型。聚焦神经科学、疼痛与感觉、心血管、眼科学、皮肤病五大领域的药物发现和研究。提供符合伦理、大规模质量一致的功能性iPSC衍生神经元、心肌细胞、皮脂细胞等即用型细胞和配套培养基、补充剂及包被基质。

axoCells主要细胞/Kit产品目录

注：Kit含细胞以及配套培养基、补充剂和包被基质

上海曼博生物是Axol Bioscience官方授权的中国地区独代。更多详细产品信息/资料/报价/CRO合作，可联系曼博生物。

另外，QKine（总部位于英国剑桥）可提供具高纯度、稳定性和生物活性的生长因子，将诱导多能干细胞（iPSC）分化为心肌细胞，包括激活素 Activin A (Qk001) 和BMP-4 (Qk038)。更多干细胞分化，类器官分化和干细胞培养基所需的高质量细胞生长因子，见下图。点击查看Qkine近期活动：全线蛋白因子买2送1！