J 2019

Simultaneous study of mechanobiology and calcium dynamics on hESC-derived cardiomyocytes clusters

CALUORI, Guido, Jan PŘIBYL, Vratislav CMIEL, Martin PEŠL, Tomas POTOCNAK et. al.

Základní údaje

Originální název

Simultaneous study of mechanobiology and calcium dynamics on hESC-derived cardiomyocytes clusters

Autoři

CALUORI, Guido (380 Itálie, domácí), Jan PŘIBYL (203 Česká republika, garant, domácí), Vratislav CMIEL (203 Česká republika), Martin PEŠL (203 Česká republika, domácí), Tomas POTOCNAK (203 Česká republika), Ivo PROVAZNÍK (203 Česká republika), Petr SKLÁDAL (203 Česká republika, domácí) a Vladimír ROTREKL (203 Česká republika, domácí)

Vydání

Journal of Molecular Recognition, Hoboken, Wiley, 2019, 0952-3499

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10608 Biochemistry and molecular biology

Stát vydavatele

Spojené státy

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 2.214

Kód RIV

RIV/00216224:14740/19:00107155

Organizační jednotka

Středoevropský technologický institut

UT WoS

000459589700001

Klíčová slova anglicky

calcium imaging; atomic force microscopy; human stem cell-derived cardiomyocytes; in vitro models; fluorescence microscopy; cardiac differentiation; caffeine; embryoid bodies; biosignals filtering

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 8. 10. 2024 10:50, Ing. Monika Szurmanová, Ph.D.

Anotace

V originále

Calcium ions act like ubiquitous second messengers in a wide amount of cellular processes. In cardiac myocytes, Ca2+ handling regulates the mechanical contraction necessary to the heart pump function. The field of intracellular and intercellular Ca2+ handling, employing in vitro models of cardiomyocytes, has become a cornerstone to understand the role and adaptation of calcium signalling in healthy and diseased hearts. Comprehensive in vitro systems and cell-based biosensors are powerful tools to enrich and speed up cardiac phenotypic and drug response evaluation. We have implemented a combined setup to measure contractility and calcium waves in human embryonic stem cells-derived cardiomyocyte 3D clusters, obtained from embryoid body differentiation. A combination of atomic force microscopy to monitor cardiac contractility, and sensitive fast scientific complementary metal-oxide-semiconductor camera for epifluorescence video recording, provided correlated signals in real time. To speed up the integrated data processing, we tested several post-processing algorithms, to improve the automatic detection of relevant functional parameters. The validation of our proposed method was assessed by caffeine stimulation (10mM) and detection/characterization of the induced cardiac response. We successfully report the first simultaneous recording of cardiac contractility and calcium waves on the described cardiac 3D models. The drug stimulation confirmed the automatic detection capabilities of the used algorithms, measuring expected physiological response, such as elongation of contraction time and Ca2+ cytosolic persistence, increased calcium basal fluorescence, and transient peaks. These results contribute to the implementation of novel, integrated, high-information, and reliable experimental systems for cardiac models and drug evaluation.

Návaznosti

GA18-24089S, projekt VaV
Název: Kvantitativní fázová mikroskopie pro 3D kvalitativní charakterizaci nádorových buněk
Investor: Grantová agentura ČR, Quantitative phase microscopy for 3D qualitative characterization of cancer cells
LM2015043, projekt VaV
Název: Česká infrastruktura pro integrativní strukturní biologii (Akronym: CIISB)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Czech Infrastructure for Integrative Structural Biology
LQ1601, projekt VaV
Název: CEITEC 2020 (Akronym: CEITEC2020)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, CEITEC 2020
MUNI/A/1087/2018, interní kód MU
Název: Molekulární a buněčná biologie pro biomedicínské vědy
Investor: Masarykova univerzita, Molekulární a buněčná biologie pro biomedicínské vědy, DO R. 2020_Kategorie A - Specifický výzkum - Studentské výzkumné projekty
90043, velká výzkumná infrastruktura
Název: CIISB