J 2021

Oxygen Is an Ambivalent Factor for the Differentiation of Human Pluripotent Stem Cells in Cardiac 2D Monolayer and 3D Cardiac Spheroids

SOUIDI, M., Y. SLEIMAN, Ivana AĆIMOVIĆ, Jan PŘIBYL, A. CHARRABI et. al.

Základní údaje

Originální název

Oxygen Is an Ambivalent Factor for the Differentiation of Human Pluripotent Stem Cells in Cardiac 2D Monolayer and 3D Cardiac Spheroids

Autoři

SOUIDI, M., Y. SLEIMAN, Ivana AĆIMOVIĆ (688 Srbsko, domácí), Jan PŘIBYL (203 Česká republika, domácí), A. CHARRABI, V. BAECKER, V. SCHEUERMANN, Martin PEŠL (203 Česká republika, garant, domácí), Šárka JELÍNKOVÁ (203 Česká republika, domácí), Petr SKLÁDAL (203 Česká republika, domácí), Petr DVOŘÁK (203 Česká republika, domácí), A. LACAMPAGNE, Vladimír ROTREKL (203 Česká republika, domácí) a A. C. MELI

Vydání

International Journal of Molecular Sciences, Basel, Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2021, 1422-0067

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10608 Biochemistry and molecular biology

Stát vydavatele

Švýcarsko

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 6.208

Kód RIV

RIV/00216224:14740/21:00120132

Organizační jednotka

Středoevropský technologický institut

UT WoS

000611336200001

Klíčová slova anglicky

hPSC-derived cardiomyocytes; cardiac spheroids; embryoid bodies; 2D-monolayer; oxygen exposure; intracellular calcium handling; mitochondrial oxygen consumption; contractile properties

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 15. 10. 2024 09:27, Ing. Monika Szurmanová, Ph.D.

Anotace

V originále

Numerous protocols of cardiac differentiation have been established by essentially focusing on specific growth factors on human pluripotent stem cell (hPSC) differentiation efficiency. However, the optimal environmental factors to obtain cardiac myocytes in network are still unclear. The mesoderm germ layer differentiation is known to be enhanced by low oxygen exposure. Here, we hypothesized that low oxygen exposure enhances the molecular and functional maturity of the cardiomyocytes. We aimed at comparing the molecular and functional consequences of low (5% O-2 or LOE) and high oxygen exposure (21% O-2 or HOE) on cardiac differentiation of hPSCs in 2D- and 3D-based protocols. hPSC-CMs were differentiated through both the 2D (monolayer) and 3D (embryoid body) protocols using several lines. Cardiac marker expression and cell morphology were assessed. The mitochondrial localization and metabolic properties were evaluated. The intracellular Ca2+ handling and contractile properties were also monitored. The 2D cardiac monolayer can only be differentiated in HOE. The 3D cardiac spheroids containing hPSC-CMs in LOE further exhibited cardiac markers, hypertrophy, steadier SR Ca2+ release properties revealing a better SR Ca2+ handling, and enhanced contractile force. Preserved distribution of mitochondria and similar oxygen consumption by the mitochondrial respiratory chain complexes were also observed. Our results brought evidences that LOE is moderately beneficial for the 3D cardiac spheroids with hPSC-CMs exhibiting further maturity. In contrast, the 2D cardiac monolayers strictly require HOE.

Návaznosti

LM2018127, projekt VaV
Název: Česká infrastruktura pro integrativní strukturní biologii (Akronym: CIISB)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Czech Infrastructure for Integrative Structural Biology
NU20-06-00156, projekt VaV
Název: Vliv pneumologické medikace na funkce lidských kardiomyocytů.
Investor: Ministerstvo zdravotnictví ČR, Vliv pneumologické medikace na funkce lidských kardiomyocytů, Podprogram 1 - standardní
2SGA2744, interní kód MU
Název: CARDIOSTEM (Akronym: CARDIOSTEM)
Investor: Jihomoravský kraj, CARDIOSTEM, Granty pro zahraniční vědce
90127, velká výzkumná infrastruktura
Název: CIISB II