Iän vaikutus uudelleenohjelmoiduista kantasoluista erilaistettuihin sydänlihassoluihin

Abstract

Uudelleenohjelmoiduista kantasoluista (iPS-solut) erilaistetut sydänlihassolut tarjoavat mahdollisuuden tutkia sydänsairauksia sekä tehdä lääketestauksia in vitro. Nykyisillä erilaistusmenetelmillä saadut sydänlihassolut ovat kuitenkin epäkypsiä ja eroavat aikuisen sydänlihassoluista morfologialtaan ja toiminnallisilta ominaisuuksiltaan.

Kypsempiä sydänlihassoluja halutaan saada, koska aikuisen sydänlihassolujen eristäminen sydämestä on hankalaa. Kypsemmät sydänlihassolut ovat todennäköisesti myös fysiologisilta ominaisuuksiltaan lähempänä aikuisen sydänlihassoluja ja näin ollen ne ovat hyödyllisempiä esimerkiksi lääketestauksissa ja sydänsairauksien tutkimisessa.

Opinnäytetyön tavoitteena oli verrata toisiinsa eri-ikäisiä iPS-soluista erilaistettuja sydänlihassoluja ja tutkia eroja niiden morfologiassa ja geeniekspressiossa. Opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia eri-ikäisiä sydänlihassoluja immunovärjäyksen ja qPCR:n avulla ja arvioida ovatko vanhat solut ominaisuuksiltaan lähempänä aikuisen ihmisen sydänlihassoluja.

Työssä vertailtiin eri-ikäisiä iPS-soluista erilaistettuja sydänlihassoluja. Soluja analysoitiin käyttämällä immunosytokemiallista värjäystä. Opinnäytetyössä käytettiin hyödyksi myös CytoSpectre-ohjelmaa, jolla sai tietoa sarkomeerien järjestäytyneisyydestä. qPCR-menetelmän avulla tutkittiin 7 eri geenin ekspressiota, joiden geeniekspressiota maturaatiotason määrittämiseksi verrattiin aikuisen sydämen ekspressiotasoihin.

Eri-ikäisissä sydänlihassoluissa huomattiin eroja sekä vasta-ainemäärityksissä että geeniekspressiossa. Soluviljelyaika näyttäisi huomattavasti vaikuttavan iPS-soluista erilaistettujen sydänlihassolujen morfologiaan ja geeniekspressioon. Tulevaisuudessa iPS-soluista erilaistettujen sydänlihassolujen maturaation edistämiseksi voisi kokeilla esimerkiksi kilpirauhashormonin (T3) lisäystä erilaistuksen aikana.

Human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (hiPSC-CM) offer a possibility to study cardiac diseases and drug tests in vitro. The problem is that the current differentiation methods give immature hiPSC-CMs that differ from adult phenotype by their morphology and functional characteristics.

Mature human cardiomyocytes are needed for example because adult human cardiomyocytes are hard to obtain from adult heart. Mature cardiomyocytes may also reflect the adult heart’s physiology better than immature cells, and therefore be more useful for drug screening and disease modeling.

The aim of this thesis was to compare the different-aged hiPSC-CMs by studying the differences in their morphology and gene expression. The purpose was to study the different-aged hiPSC-CMs with immunostaining and qPCR method to assess if the characteristics of the oldest cells are closer to adult phenotype.

hiPSC-CMs were analyzed by immunostaining and the qPCR method. Also the CytoSpectre program was used to determine the organization of sarcomeres. An expression of 7 genes of different-aged hiPS-CMs was compared to adult human heart to determine the phase of maturation.

Both immunostaining and gene expression analysis showed differences between different-aged hiPSC-CMs. Time in culture appears to significantly affect the morphology and gene expression of hiPSC-CMs. The effect of thyroid hormone (T3) on maturation could be tested when added into the culture medium during differentiation.