电压敏感光学平台——心脏动作电位 (AP) 复极化研究

使用电压敏感光学平台对 hSC 衍生心肌细胞中药1物反应的电生理学特征

电压敏感光学 (VSO) 传感器提供了一种微创方法来研究心脏动作电位 (AP) 复极化的时间过程。这项综合体外心律1失常原检测 (CiPA) 跨平台研究调查了用于临床前心脏电生理检测的 VSO 传感器的协议设计和测量变异性。

三个商业实验室和一个学术实验室完成了关于 8 种盲法化合物对 2 个商业人类诱导多能干1细胞衍生心肌细胞 (hSC-CMs) 系的电生理学影响的有限研究。采集技术包括 CMOS 相机和测光；荧光电压传感器包括 di-4-ANEPPS、FluoVolt 和基因编码的 QuasAr2。实验方案在细胞系、电镀和维持培养基、盲化化合物和测量的动作电位参数方面进行了标准化。无血1清培养基用于研究药1物的作用，心肌细胞收缩及离子浓度同步测量，但细胞制备和药1物添加的确切成分和方案因地点而异。

复极化时间过程和对药1物反应的差异可归因于细胞类型和实验方法的差异，高通量心肌细胞功能测评系统，例如测定介质的组成、刺激与自发活动以及单一与累积化合物添加。

电压敏感光学平台代表了一种强大且适当的方法来评估药1物对 iPSC-CM 的电生理效应，以评估致心1律失常风险。

心肌细胞兴奋收缩测试系统

使用电压敏感染料 di-4-ANEPPS 和基于视频的收缩性测量来评估药1物对人诱导多能干1细胞衍生心肌细胞兴奋-收缩偶联的影响

由于心脏毒性是导致药1物失效和减员的主要原因之一，不同的实验室都在不断设计新的方案和技术来评估心脏细胞的心律1失常风险。

目前的方法是使用电学、细胞内Ca2+或收缩性检测来评估心脏毒性，比如：心肌细胞兴奋收缩测试系统。

人诱导多能干1细胞衍生的心肌细胞（hiPSC-CMs）越来越多的成为商业检测中使用的体外组织模型，因为它被认为能再现人类心脏生理的许多方面。在这项工作中，我们证明了在hiPSC-CMs上使用基于视频的成像和荧光显微镜，将收缩力和电压测量结合起来，可以调查电和机械效应之间的机理联系，这种试验设计可以解决药1物筛选所需的中等产量规模，提供药1物毒性基础机制的观点。为了评估心肌细胞兴奋收缩测试系统这种新技术的准确性，我们测试了10种市售的肌力药1物（5种阳性，5种阴性）。其中包括具有简单和特定机制的药1物，如硝苯地平、贝氏K8644和博莱霉1素，以及其他具有更复杂作用的药1物，高通量心肌细胞动作电位体外模拟，如异丙shen上腺素、皮莫班丹、地1高辛和氨力农等等。

此外，这些结果为伊曲康唑在人类模型中的毒性提供了一个机制，这种药1物据说对心脏有副作用。数据显示，由于L型Ca2+通道的阻断和对心脏肌丝的额外作用，心肌细胞，产生了强烈的负性肌力作用。我们可以得出结论，结合收缩力和动作电位的测量可以为临床前试验提供更广泛的药1物心脏毒性的机制知识。

hiPSC 心肌细胞表征和验证分析系统

在过去的 6 年中，我们的hiPSC 心肌细胞表征和验证分析系统在所1有主要供应商的 hiPSC 心肌细胞表征分析方面发挥了重要作用。

对于新的 hiPSC 心肌细胞供应商，使用我们的hiPSC 心肌细胞表征和验证分析系统可以：

优化电镀密度线

评估电压、钙和收缩性基线特征

执行恢复曲线

测试 CiPA 8 参考化合物

测试 CiPA 28 参考化合物

与领1先的 hiPSC 心肌细胞供应商进行正面对比

表征患病的 hiPSC 心肌细胞系