DETEKCE ARYTMOGENÍHO POTENCIÁLU LÉČIV U DVOJICE KLASTRŮ KARDIOMYOCYTŮ S POMOCÍ MIKROSKOPIE ATOMÁRNÍCH SIL (AFM)

Jednotlivé kardiomyocyty (CMs) vykazují nestabilní rytmus a prezentují prakticky pouze fokální charakter arytmií, což limituje současné testování léčiv. Odpovědí by mohlo být zapojení buněk do dvojic klastrů ve formě biosensoru, který umožňuje pokročilou detekci také kondukčních arytmií a dromotropních vlastností testováných léčiv.

Metody: Lidské CMs diferencované z kmenových buněk byly dosáhly v 3D syncytiu během 14 dní stádia spontánní kontrakce. Dva shluky byly umístěny těsně vedle sebe, čímž spontánně vytvořily elektricky propojený systém napodobující lidský myokard. Synchronizace kontrakcí nastala do 4 dnů. Mikroskopie atomárních sil (AFM) byla využita k měření absolutní kontrakční síly kardiomyocytů a ke sledování laterální síly, jako repreznatci dromotropie mezi dvěma klastry. Jako modelová léčiva byl použit kofein, aminofyllin, salbutamol, lidokain a heptanol. Rytmické vzorce byly analyzovány pomocí AFM a pokročilých statistických metod.

Výsledky: Přidání kofeinu zvýšilo tepovou frekvenci syncytia a jeho směrodatnou odchylku. Dále došlo ke změnám synchronizace laterálních a vertikálních výchylek měřených AFM, podrobné statistické zpracování dalších látek neprokázala porušení dromotropie u aminofylinu, salbutamolu ani lidkainu. Naproti tomu heptanol ukázal obdobnou absenci elektrického propojení mezi klastry a nesynchornizovaný rytmus, podobný stavu před projením klastrů. Biosenzor dvojitých klastrů CMs nabízí nový přístup k hodnocení arytmogenního rizika léčiv a přispívá k lepšímu pochopení mechanismů arytmií.

Kabanov, D., et al. Salbutamol attenuates arrhythmogenic effect of aminophylline in a hPSC-derived cardiac model. Sci Rep 14, 27399 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-76846-4

Práci podpořil AZV grant NU20-06-00156, CIISB, s podporou MSMT ČR LM2018127 CF Nanobiotechnology a Program EXCELES CarDia LX22NPO5104