Functional Human Cell-Based Cardiac Tissue Model with Contraction Force Measurements
Koivisto, Maria (2023)
Koivisto, Maria
Tampere University
2023
Lääketieteen ja biotieteiden tohtoriohjelma - Doctoral Programme in Medicine and Life Sciences
Lääketieteen ja terveysteknologian tiedekunta - Faculty of Medicine and Health Technology
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Väitöspäivä
2023-10-13
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-3009-5
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-3009-5
Tiivistelmä
Sydämeen kohdistuvat lääkkeiden haittavaikutukset ovat yksi suurimpia syitä lääkeainekandidaattien hylkäämiselle sekä jo markkinoille vietyjen lääkkeiden poisvedoille. Nykyiset menetelmät lääkkeiden turvallisuuden ja tehokkuuden testaamiseen eivät ennusta lääkkeiden vaikutuksia ihmiselle riittävän tarkasti. Koska sydänten toiminnassa on lajikohtaisia eroja, eläinkokeissa ei välttämättä tunnisteta kaikkia ihmisen sydämelle haitallisia aineita. Tätä varten tarvitaan toiminnaltaan mahdollisimman hyvin ihmisen sydänkudosta vastaavia ihmissolupohjaisia sydänkudosmalleja.
Tämän väitöskirjan tavoitteena oli kehittää toiminnallinen sydänkudosmalli, joka mallintaa aikuisen ihmisen sydäntä, sekä yhdistää tähän malliin sykintävoiman mittaus. Tässä työssä kehitetty sydänkudosmalli koostuu ihmisen rasvan kantasoluista (hASC) ja ihmisen napanuoran laskimon endoteelisoluista (HUVEC) muodostuvasta verisuoniverkostosta, jonka päälle kasvatetaan ihmisen indusoiduista kantasoluist (hiPSC) erilaistetut sydänlihassolut. Tämä sydänkudosmalli karakterisoitiin rakenteellisesti, geenien ilmentymisen tasolla ja toiminnallisesti. Sydänkudosmallien sykintävoimanmittaukseen kehitettiin yksi- ja kaksisuuntaisia pietsosähköisiä sensoreita.
Tulosten perusteella yhteisviljelmä verisuonipohjan kanssa parantaa sydänlihassolujen kypsymistä edistämällä niiden järjestäytymistä ja morfologiaa, sarkomeerirakennetta ja solu-solu-liitoksia. Myös sydänlihassolujen geenien ilmentymisessä oli vastaavuuksia aikuisen sydämeen. Toiminnallinen karakterisointi tunnetuilla sydämeen vaikuttavilla lääkeaineilla osoitti mallin tunnistavan tarkasti aineiden vaikutuksia. Kehitetyt pietsosähköiset voima-anturit soveltuivat sydänmallien sykintävoiman mittaamiseen. Antureiden todettiin pystyvän mittaamaan sekä voimaa eri mekanismein lisäävien että sitä vähentävien aineiden vaikutuksia.
Yhteenvetona voidaan todeta, että työssä kehitetty sydänkudosmalli jäljittelee sydänlihaskudoksen rakennetta ja toimintaa. Malli sopii testaamaan ihmisen sydämeen kohdistuvia akuutteja lääkeaineiden haittavaikutuksia ja sydänlääkkeiden tehoa. Kehitettyyn sydänkudosmalliin liitetyllä pietsosähköisellä voima-anturilla on potentiaalia voimaankohdistuvien lääkeainevaikutusten testaamiseen.
Tämän väitöskirjan tavoitteena oli kehittää toiminnallinen sydänkudosmalli, joka mallintaa aikuisen ihmisen sydäntä, sekä yhdistää tähän malliin sykintävoiman mittaus. Tässä työssä kehitetty sydänkudosmalli koostuu ihmisen rasvan kantasoluista (hASC) ja ihmisen napanuoran laskimon endoteelisoluista (HUVEC) muodostuvasta verisuoniverkostosta, jonka päälle kasvatetaan ihmisen indusoiduista kantasoluist (hiPSC) erilaistetut sydänlihassolut. Tämä sydänkudosmalli karakterisoitiin rakenteellisesti, geenien ilmentymisen tasolla ja toiminnallisesti. Sydänkudosmallien sykintävoimanmittaukseen kehitettiin yksi- ja kaksisuuntaisia pietsosähköisiä sensoreita.
Tulosten perusteella yhteisviljelmä verisuonipohjan kanssa parantaa sydänlihassolujen kypsymistä edistämällä niiden järjestäytymistä ja morfologiaa, sarkomeerirakennetta ja solu-solu-liitoksia. Myös sydänlihassolujen geenien ilmentymisessä oli vastaavuuksia aikuisen sydämeen. Toiminnallinen karakterisointi tunnetuilla sydämeen vaikuttavilla lääkeaineilla osoitti mallin tunnistavan tarkasti aineiden vaikutuksia. Kehitetyt pietsosähköiset voima-anturit soveltuivat sydänmallien sykintävoiman mittaamiseen. Antureiden todettiin pystyvän mittaamaan sekä voimaa eri mekanismein lisäävien että sitä vähentävien aineiden vaikutuksia.
Yhteenvetona voidaan todeta, että työssä kehitetty sydänkudosmalli jäljittelee sydänlihaskudoksen rakennetta ja toimintaa. Malli sopii testaamaan ihmisen sydämeen kohdistuvia akuutteja lääkeaineiden haittavaikutuksia ja sydänlääkkeiden tehoa. Kehitettyyn sydänkudosmalliin liitetyllä pietsosähköisellä voima-anturilla on potentiaalia voimaankohdistuvien lääkeainevaikutusten testaamiseen.
Kokoelmat
- Väitöskirjat [4802]