Yksittäisten sydänlihassolujen kasvatuksen optimointi

Abstract

Potilasspesifisistä iPS-soluista erilaistettuja sydänlihassoluja voidaan hyödyntää muun muassa geneettisten sydänsairauksien mallinnuksessa, lääkekehityksessä ja uusien karakterisointimenetelmien kehityksessä. Yksittäisille sydänlihassoluille tehtävät tutkimukset joudutaan tekemään noin viikon sisällä solujen dissosioinnista, sillä dissosioinnin aikana sykkivien soluaggregaattien mukana soluviljelmään päätyy aina sydänlihassolujen lisäksi muitakin solutyyppejä. Sydänlihassolut eivät jakaannu, mutta jotkin näistä muista solutyypeistä jakaantuvat, peittäen näin viljelmällä kasvavat sydänlihassolut.

Opinnäytetyön tavoitteena oli kehittää BioMediTechin Sydänryhmän käyttöön sydänlihassoluille spesifinen kasvatusolosuhde, jolla voitaisiin estää tai vähentää muiden kuin sydänlihassolujen kasvaminen maljalla. Samaa olosuhdetta voitaisiin käyttää myös sydänlihassolujen pakastuksen ja sulatuksen jälkeiseen kasvatukseen, jolloin soluja voidaan tarvittaessa lähettää Sydänryhmän yhteistyökumppaneille analysoitavaksi. Opinnäytetyön tarkoituksena oli testata erilaisia kasvatusolosuhteita, joiden avulla voitaisiin saavuttaa asetettu tavoite ja tutkia, että työssä käytetyt menetelmät eivät vaikuta haitallisesti sydänlihassolujen ominaisuuksiin.

Työssä testattiin neljää eri olosuhdetta kolmella viljelmällä ja työn tuloksia analysoitiin vasta-ainevärjäyksen, videoanalyysiohjelman ja Cell-IQ:n avulla saadun datan perusteella. Laktaattimedium eli kasvatusmedium, jossa glukoosi on korvattu laktaatilla, osoittautui tulosten perusteella kehityskelpoiseksi. Vasta-ainevärjäykset osoittivat, että olosuhteissa, joissa käytettiin laktaattimediumia, oli sydänlihassolujen prosentuaalinen osuus maljalla suurempi kuin muissa olosuhteissa. Cell-IQ:n perusteella voitiin todeta laktaattimediumin vaikuttavan muihin kuin sydänlihassoluihin estäen tai vähentäen niiden jakautumista sekä liikkumista.

Cardiomyocytes differentiated from patient specific iPS cells can be used, among other things, for modeling genetic heart diseases and developing drugs and characterization methods. Analyses made for single cardiomyocytes have to be done within a week after dissociating cell aggregates into single cardiomyocytes because, usually during the process some other cell types end up in the cell culture contaminating it. This causes the cell culture to grow confluent since unlike cardiomyocytes, several of these other cell types start to divide and cover non-dividing cardiomyocytes.

The objective of the study was to develop cardiomyocyte specific cell culture conditions for the use of BioMediTech’s Heart Group. The culture conditions developed here were intended to inhibit or prevent growth of non-cardiomyocyte cells in the cell culture. Furthermore, they were designed to enhance cardiomyocytes’ survival after freezing and thawing processes, therefore improving the longevity of cells sent to the Heart Group’s collaborators for analysis. The purpose of the study was to experiment with various culture conditions that could help to achieve the objective of the study and to determine that the said conditions do not have any adverse effects on the properties of cardiomyocytes.

This study was conducted using four culture conditions on three different cultures and results were analyzed using the data from immunostaining, videoanalyzer software and Cell-IQ. The culture medium where glucose was replaced with lactate, also known lactate medium, proved to be a developable medium for the culture of cardiomyocytes. Immunostainings indicated that in the culture conditions where the lactate medium was used, the percentage of cardiomyocytes was higher than in other culture conditions used in the study. Lactate medium’s inhibiting effect for non-cardiomyocyte cells was seen on the analyzed data obtained from a Cell-IQ run. It was seen that the lactate medium inhibited movement and division of cells.