患者特异性iPSC模型构建与心脏分化
建立携带LMNA p.H222P突变的患者源性iPSC分化为心肌细胞和工程化心脏组织模型,用于模拟疾病。
使用LMNA H222P hiPSC系及其同源对照系,通过Wnt通路激活/抑制方案分化为心室样心肌细胞,并生成EHTs。
Simtuzumab Attenuates Loxl2-Mediated Extracellular Matrix Remodeling and Preserves Cardiac Function in LMNA Mutation-Induced Dilated Cardiomyopathy
研究结合了患者来源的hiPSC-CMs和EHTs体外模型、LmnaH222P/H222P小鼠体内模型,并进行了功能、形态、转录组及药物干预验证。
LMNA p.H222P突变hiPSC-CMs LMNA p.H222P突变hiPSC-EHTs LmnaH222P/H222P小鼠
LMNA H222P突变hiPSC-CMs LmnaH222P/H222P小鼠模型 Simtuzumab治疗剂量5mg/kg Simtuzumab治疗周期1个月 心脏功能评估方法(超声心动图)
提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。
按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。
建立携带LMNA p.H222P突变的患者源性iPSC分化为心肌细胞和工程化心脏组织模型,用于模拟疾病。
使用LMNA H222P hiPSC系及其同源对照系,通过Wnt通路激活/抑制方案分化为心室样心肌细胞,并生成EHTs。
评估LMNA突变对心肌细胞钙稳态和收缩功能的影响。
使用Indo-1-AM荧光探针检测舒张期钙水平,并通过视频边缘追踪系统测量收缩参数;对EHTs进行钙浓度响应曲线分析。
评估LMNA突变对心肌细胞形态和核结构的影响。
通过免疫染色和共聚焦显微镜分析肌节结构、细胞面积;使用DAPI染色和图像分割软件分析核形态参数。
研究LMNA突变对染色体在细胞核内空间分布的影响。
使用染色体涂染技术结合荧光原位杂交,定量分析各染色体在核中心至核外周的分布。
鉴定LMNA突变引起的基因表达变化和通路富集。
对hiPSC-CMs和LmnaH222P/H222P小鼠心肌组织进行RNA-seq,分析差异表达基因并进行功能富集分析。
验证LMNA突变导致心肌纤维化以及Loxl2的表达变化。
通过天狼星红染色和电子显微镜评估纤维化;通过免疫印迹和免疫染色检测Loxl2蛋白表达。
评估Loxl2抑制剂Simtuzumab对疾病进展的影响。
体外实验中,LMNA H222P hiPSC-CMs在分化第15天开始给予Simtuzumab处理15天;体内实验中,对LmnaH222P/H222P小鼠进行腹腔注射Simtuzumab治疗1个月,并通过超声心动图评估心脏功能。
按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。
| 实验环节 | 名称 | 品牌 | 货号 |
|---|---|---|---|
| 细胞培养 | 基质胶 | BD Biosciences | 256235 |
| 支原体检测试剂盒 | Lonza | -- | |
| hiPSC基因编辑 | Accutase | -- | -- |
| Amaxa P3溶液 | Lonza | -- | |
| 4D核转染仪 | Lonza | -- | |
| Cas9 3NLS/sgRNA复合物 | -- | -- | |
| 心脏分化 | RPMI 1640培养基 | -- | -- |
| B27添加剂 | -- | -- | |
| 三碘甲状腺原氨酸 | Sigma-Aldrich | T2877 | |
| N6,2'-O-二丁酰腺苷3',5'-环磷酸钠盐 | Sigma-Aldrich | D0627 | |
| L-乳酸钠 | Sigma-Aldrich | L7022 | |
| Silac培养基 | Gibco | A2494201 | |
| ROCK抑制剂 | -- | -- | |
| EHT生成 | 牛纤维蛋白原 | Sigma | F4753 |
| 抑肽酶 | Sigma | A1153 | |
| 凝血酶 | Biopur | BP11101104 | |
| 钙测量 | TrypLE消化液 | Gibco | 12604013 |
| 钙离子荧光探针 | Molecular Probes | I1223 | |
| IonOptix FSI700荧光系统 | -- | -- | |
| 收缩功能测量 | 显微培养皿 | Ibidi | 81156 |
| 蔡司LSM900显微镜 | Zeiss | -- | |
| 核形态分析 | DAPI染料 | -- | -- |
| Hoechst染料 | Thermo Fisher Scientific | 62249 | |
| 蔡司LSM800显微镜 | Zeiss | -- | |
| Fiji/ImageJ软件 | -- | -- | |
| CellPose软件 | -- | -- | |
| QuPath软件 | -- | -- | |
| Imaris软件 | Bitplane | -- | |
| 动物实验 | 异氟烷 | -- | -- |
| Vivid 7 Dimension超声系统 | GE HealthCare | -- | |
| ecgTUNNEL无创心电图系统 | Emka Technologies | -- | |
| Iox2软件 | Emka Technologies | -- | |
| ecgAUTO软件 | Emka Technologies | -- | |
| 染色体涂染 | XCyting染色体涂染探针 | MetaSystems Probes | -- |
| 橡皮胶 | Talens | 95306500 | |
| Live-SR 3D超分辨模块 | Gataca Systems | -- | |
| RNA-seq | RNeasy小型RNA提取试剂盒 | Qiagen | 74104 |
| Qiazol裂解液 | Qiagen | -- | |
| 生物分析仪 | Agilent | -- | |
| TruSeq链特异性总RNA文库制备试剂盒 | Illumina | -- | |
| NovaSeq6000测序仪 | Illumina | -- | |
| 蛋白提取与免疫印迹 | BCA蛋白定量试剂盒 | Thermo Scientific | 23227 |
| NuPAGE 4%-12% Bis-Tris凝胶 | Invitrogen | -- | |
| 硝酸纤维素膜 | Invitrogen | -- | |
| 免疫印迹 | ChemiDoc MP成像系统 | Bio-Rad | -- |
| ImageLab软件 | Bio-Rad | -- | |
| Loxl2抗体 | -- | -- | |
| Gapdh抗体 | -- | -- | |
| 心脏组织免疫染色 | Fluoromount-G封片剂 | Invitrogen | -- |
| EVOS M5000显微镜 | Invitrogen | AMF5000 | |
| Hoechst染料 | -- | -- | |
| hiPSC-CMs免疫染色 | α-肌动蛋白抗体 | Sigma | A7811 |
| COL1A1抗体 | Cell Signaling | 39952 | |
| 电子显微镜 | JEM-1011透射电子显微镜 | JEOL | -- |
| EM UC7超薄切片机 | Leica | -- | |
| 组织学分析 | 天狼星红 | -- | -- |
| RT-qPCR | SuperScript III第一链合成系统 | Invitrogen | 18080051 |
| SYBR Green I预混液 | Roche | 04707516001 | |
| LightCycler 480实时荧光定量PCR仪 | Roche | -- | |
| 药物处理 | 赛妥珠单抗 | Selleckchem | A2408 |
汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。
| 环节 | 核对要点 |
|---|---|
| hiPSC分化与培养 | 细胞代数不超过10代;分化天数需达到30-35天;EHTs中细胞数量为1×10^6个/个。 阅读提示:见Methods中'hiPSC Lines'、'Cardiac Differentiation'部分 |
| 钙测量 | 电刺激参数:1Hz,20V,5ms;Indo-1-AM浓度2mmol/L;孵育时间25分钟。 阅读提示:见Methods中'Calcium Measurements'部分 |
| 核形态分析 | 固定液4% PFA;透化液0.01% Triton X-100;显微镜物镜100×油镜。 阅读提示:见Methods中'Nuclear Morphology Assessment'部分 |
| 染色体涂染 | 使用全染色体探针;变性温度75°C 2分钟;杂交37°C过夜。 阅读提示:见Methods中'Chromosome Painting Assay'部分 |
| RNA-seq | RNA完整性≥8;测序深度40百万reads,100bp双端;差异表达阈值Padj<0.05,log2FC>0.5。 阅读提示:见Methods中'hiPSC-CMs RNA-Seq Analysis'部分 |
| Simtuzumab处理 | 体外处理浓度1μmol/L,处理15天;体内剂量5mg/kg,每周3次,持续1个月。 阅读提示:见Methods中'Anti-Loxl2 Treatment'部分 |
| 心脏功能评估 | 麻醉剂0.75%异氟烷;超声探头频率11MHz;需进行双盲评估。 阅读提示:见Methods中'Functional and Morphological Heart Exploration'部分 |