心脏一旦受损,几乎无法再生,这意味着心脏严重缺乏心肌细胞的更新,导致心脏功能的下降,进而引发心力衰竭(HF)等疾病。在这种情况下,可采用心脏移植的方式对患者进行ZL。但供体心脏的短缺严重阻碍了这一ZL的进程,同时也给国家卫生机构带来了经济负担。为了解决这个问题,需要开发新的替代方法作为潜在的ZL方案。
源自人类诱导的多能干细胞(hiPSC)的心肌细胞(CM),为ZL和建模心血管疾病(CVD)提供了一种新颖而有前途的再生策略。基于Yamanaka等科学家的开创性工作,研究人员现在可以从各种来源生成hiPSC,然后将hiPSC分化为心肌细胞1,2。但是与天然(体内)成人CM相比,实验室培养的人诱导多能干细胞衍生的心肌细胞(hiPSC-CM)的成熟状态,分子表达谱和功能可能有所不同,从而限制了其实用性和一致性。为了充分发挥其再生ZL的潜力,必须对hiPSC-CM培养物进行严格表征3。
单细胞谱分析技术可以对hiPSC-CM的异质性进行准确的分析。基于Milo™Single-Cell Western,具有区分细胞间蛋白质表达和细胞身份差异的分辨能力,可以表征细胞标志物的异质性,同时可以监控hiPSC细胞分化为CM细胞的分化过程,并对Z终心肌细胞进行质量检测。
技术流程
hiPSC细胞分化为心肌细胞
Milo操作流程
将细胞悬浮液加载到scWest芯片上,这样单个细胞就可以安放在芯片上的各个微孔中。然后Milo裂解细胞,产生单细胞裂解物,通过分子量电泳分离每个单细胞裂解物中的蛋白质,然后使用紫外线在scWest芯片中捕获蛋白质。然后,对目标蛋白进行一级抗体和荧光二级抗体进行免疫荧光捕获。通过使用开放格式的微阵列扫描仪对芯片进行成像,并使用Scout™软件对图像进行分析,以进行定量的自动数据分析。
实验结果
鉴定hiPSC细胞
监测心肌细胞的分化(第0天,第21天)
监测分化为不同细胞表型(心房和心室)的比例
结论:
hiPSC-CM在基础和转化心脏研究中的应用,可以更好地了解心血管疾病,以及发现和开发心血管疾病的ZL药物。然而,大量样品的分析不能提供足够的分辨率,来表征诱导多能干细胞或hiPSC-CM细胞亚群的分子异质性,以及hiPSC-CM成熟过程中蛋白质表达的波动。
ProteinSimple Milo™的Single-Cell Western,可以实现单细胞蛋白表达的分辨率分析,从而确定细胞亚群的异质性。在这项研究中,展示了Milo™对hiPSC和hiPSC-CM样本进行单细胞谱分析的能力,以及跟踪细胞分化表型的能力。且这项技术将提高心肌细胞生产的一致性,并加速开发强大的干细胞疗法。
参考文献:
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