干细胞衍生的心肌细胞的解决方案

      在过去的十年里，人类诱导多能干细胞（hiPSCs）以及人类胚胎干细胞（hESCs）已经成为一种补充经典方法的模型系统。这些细胞与典型的成人心室心肌细胞相比具有重要的优势，其中最重要的是其人类遗传背景。尽管有这些优势，但它们的成熟度较低，无定形性较强，提供的对比度较差。为了扩大我们产品的用途，我们在IonWizard中开发了几种基于对比度的算法，统称为CytoMotion，以获取缺乏精致结构和精确特征的未成熟细胞的收缩力数据。

总结

     人们对精确表征hiPSC-CMs的功能的需求越来越大。虽然市场上已经有一些产品，但IonOptix是该领域公认的领导者，早在20世纪90年代初就以精确、高速、实时的收缩动力学测量而闻名，我们的细胞长度数据的边缘检测算法。为了满足对hiPSC-CMs收缩性参数表征日益增长的需求，我们已经实施了依靠像素强度随时间变化的方法，统称为CytoMotion。该算法适用于在标准钙和收缩性以及多细胞系统上进行的测量。

该产品的科学原理

       iPS细胞，或诱导多能干细胞，来自于去分化的成人细胞（重新编程的皮肤成纤维细胞、血液单核细胞等）。这一点很重要，因为这些细胞可以从正常人体组织中获得，使细胞具有人类遗传背景。一旦脱分化，它们就可以被编程成为 "心肌细胞"，又称人类诱导多能干细胞心肌细胞或hiPSC-CMs。其他模型系统，如成年大鼠和小鼠的心肌细胞，在转化为人类生理学方面表现不佳（估计不同，但有一份报告指出，约80-85%对小鼠有效的药物对人类无效，超过30%通过动物安全测试的药物在人类试验中出现毒性）。动物模型系统和人类心肌细胞之间的一个重要区别是人类乙醚-a-go-go相关基因（hERG）的表达，它是快速激活的延迟整流钾通道（IKr）的成孔亚基，负责膜复极化。hERG的表达和/或IKr的活动受到干扰通常会导致心律失常，这使得它对心脏毒性研究至关重要。 鉴于其人类遗传背景，hiPSC-CMs作为一个模型系统具有长期的潜力，例如：

○ 建立人类心脏功能和病理生理学模型（来自疾病和损伤）。
○ 药物发现（治疗心脏疾病）
○ 临床前评估药物的毒性（候选药物是否可能干扰正常的心脏功能）
○ 组织再生和原生移植（长期目标是用工程组织取代受损组织，而没有宿主组织的排斥反应）

虽然hiPSC-CMs的使用显示了前景，但也有一些局限性，使其难以获得可靠的、可重复的功能数据，限制了使用标准边缘检测来描述它们。

●  不成熟
       ○通常缺乏与成人CMs一致的杆状形态
       ○原始的E-C耦合（不能总是被刺激）。
● 不一致
       ○即使使用同一来源的细胞，各实验室的形态和表型也可能不同。
● 对比度差

       ○与成人CMs不同，hiPSC-CMs通常生长在一个二维层中，即所谓的单层，其中的细胞被机械地连接到彼此和间隙连接；这掩盖了细胞外围的对比度。
       ○HiPSC-CMs通常比新鲜分离的原始心肌细胞小得多。这在X和Y维度上不构成额外的挑战，但它们在Z轴上缺乏深度，降低了它们的对比度。

       为了便于测量这些具有挑战性的细胞的收缩力，我们开发了一套基于对比度的工具来获取hiPSC-CM的收缩力，从而能够分析以下关键参数。

● 最大收缩速度
● 达到最大收缩速度的时间
● 缩短时间（达到峰值百分比的时间）
● 最大回流速度
● 达到最大回流速度的时间
● 放松/延长时间（到基线百分比的时间）
● 搏动频率与变化（需要CytoSolver）。
● 瞬态持续时间
 

用于研究干细胞衍生的心肌细胞的IonOptix系统包括...