代理心筋としての治療用途向けのエンジニアリング心臓組織の最適化

背景：心臓組織工学は、心臓の再生に心筋を提供することを目指しています。ここでは、混合心細胞集団、定義された血清フリーおよびマトリゲルを含まない条件での培養、および単一ユニットのEHTのマルチユニット心筋の融合を使用することにより、操作された心臓組織（EHT）を改善できると仮定しました。 方法と結果：EHTは、天然筋細胞濃縮心細胞集団から構築されました。前者は優れた収縮性能を示し、血管構造を開発しました。ペプチド成長因子補充培地培地は、血清を含まない環境で収縮性EHTを維持するために開発されました。トリオヨウ素とインスリンの添加により、EHT再構成混合物からのマトリゲルの離脱が促進されました。単一ユニットのEHTを融合して、さまざまなジオメトリを持つ大規模なマルチユニットEHTを形成できます。 結論：EHTSの天然の心臓細胞環境をシミュレートすると、機能の改善と原始毛細血管の形成につながります。後者は、in vitroで事前に形成された血管床を構成し、in vivoでの生着を促進する可能性があります。血清およびマトリゲルを含まない培養条件は、EHTの免疫原性を低下させると予想されます。単一ユニットEHTの融合により、in vivoでの心臓再生における最適化された組織移植片として最終的に機能する可能性のある大きな心筋構造の産生が可能になります。

BACKGROUND: Cardiac tissue engineering aims at providing heart muscle for cardiac regeneration. Here, we hypothesized that engineered heart tissue (EHT) can be improved by using mixed heart cell populations, culture in defined serum-free and Matrigel-free conditions, and fusion of single-unit EHTs to multi-unit heart muscle surrogates. METHODS AND RESULTS: EHTs were constructed from native and cardiac myocyte enriched heart cell populations. The former demonstrated a superior contractile performance and developed vascular structures. Peptide growth factor-supplemented culture medium was developed to maintain contractile EHTs in a serum-free environment. Addition of triiodothyronine and insulin facilitated withdrawal of Matrigel from the EHT reconstitution mixture. Single-unit EHTs could be fused to form large multi-unit EHTs with variable geometries. CONCLUSIONS: Simulating a native heart cell environment in EHTs leads to improved function and formation of primitive capillaries. The latter may constitute a preformed vascular bed in vitro and facilitate engraftment in vivo. Serum- and Matrigel-free culture conditions are expected to reduce immunogenicity of EHT. Fusion of single-unit EHT allows production of large heart muscle constructs that may eventually serve as optimized tissue grafts in cardiac regeneration in vivo.