Effect of Microgravity on Drug Responses Using Engineered Heart Tissues

微重力对工程心脏组织药物反应的影响

基本信息

  • 批准号:
    10670018
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 19.66万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-07-22 至 2023-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Tissue engineered organs or functional tissue-like ensembles contribute significantly to our understanding of cellular niches that allow cells to migrate, develop and mature in three dimensions (3-D). Conventional two- dimensional (2-D) mammalian cell culture does not represent the physiological environments that form the basis for normal cell function. A 3-D environment promotes isotropic cell-cell communications, provides extracellular guidance from structural matrix scaffolding, and allows spatiotemporal remodelling. Our specific interest is in investigating the effects of microgravity on heart function with the use of Engineered Heart Tissues (EHTs). Since these tissue engineering platforms support multicellular architecture from a ‘bottom- up’ approach, it is critical to understand the mechanisms of heart development from a primordial state. Although animal models are used widely to investigate biological responses to therapeutics, inherent differences between human and animal biology combined with the unlikelihood of animals developing a human disease limit the ability to validate research findings. Human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) have emerged as an indispensable tool to drive cells from an embryonic state to any somatic cell type. Our laboratory’s focus and expertise in generating hiPSC-derived cardiomyocytes (hiPSC-CMs) and modelling of cardiomyopathies has yielded deeper insight into several rare and common causes of heart failure. To maintain a tissue-specific microenvironment, dissociated cells must be cultured in a physiologically relevant 3-D extracellular matrix (ECM). In the first phase (UG3), we will generate hiPSC-CMs from healthy patients belonging to diverse racial groups (Caucasians, Hispanics, and African Americans). The hiPSC-CMs will be used to fabricate our well-characterized EHT platforms, to understand cellular mechanisms that affect cardiac function both under microgravity and earth’s gravity. Alterations in cardiac function due to weakened heart muscles in the samples exposed to microgravity will be matched with molecular and electrophysiological disease patterns observed in ischemic cardiomyopathy. In the second phase (UH3), the well-characterized microgravity-induced disease phenotype will be translated on Heart Tissue Arrays (HTA) to screen for potential drug candidates in a high-throughput manner. The proposed study will for the first time reveal key functional and molecular differences that drive phenotypic changes in heart tissues on EHT assemblies under influence of microgravity.
项目摘要 组织工程器官或功能性组织样合奏对我们对 允许细胞在三个维度(3-D)中迁移,发展和成熟的细胞壁细分市场。常规的两个 维(2-D)哺乳动物细胞培养并不代表形成形成的物理环境 正常细胞功能的基础。 3-D环境促进各向同性细胞 - 细胞通信,提供 结构基质支架的细胞外引导,并允许时空重塑。我们的具体 兴趣是通过使用工程心脏来调查微重力对心脏功能的影响 组织(EHT)。由于这些组织工程平台支持“底部”的多细胞体系结构 提升方法,了解原始状态的心脏发展机制至关重要。 尽管动物模型被广泛用于研究对治疗的生物学反应,但继承 人与动物生物学之间的差异以及动物发展的可能性 人类疾病限制了验证研究结果的能力。人类诱导的多能干细胞(HIPSC) 已成为一种必不可少的工具,可以将细胞从胚胎状态驱动到任何体细胞类型。我们的 实验室在产生HIPSC衍生的心肌细胞(HIPSC-CMS)和建模方面的重点和专业知识 心肌病已经对几种罕见和常见的心力衰竭原因更深入地了解。到 维持组织特异性的微环境,分离的细胞必须在物理相关的 3-D细胞外基质(ECM)。在第一阶段(UG3),我们将从健康患者中产生HIPSC-CM 属于潜水员种族群体(高加索人,西班牙裔和非裔美国人)。 HIPSC-CMS将 用于制造我们特征良好的EHT平台,以了解影响心脏的细胞机制 在微重力和地球重力下的功能。因心脏弱化而改变心脏功能 暴露于微重力的样品中的肌肉将与分子和电生理相匹配 缺血性心肌病观察到的疾病模式。在第二阶段(UH3)中,特征良好 微重力诱导的疾病表型将在心脏组织阵列(HTA)上翻译以筛选 潜在的候选药物以高通量方式。拟议的研究将首次揭示关键 功能性和分子差异,这些差异驱动EHT组件的心脏组织表型变化 微重力的影响。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Wafer-Scale Patterning of Protein Templates for Hydrogel Fabrication.
  • DOI:
    10.3390/mi12111386
  • 发表时间:
    2021-11-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Kim AA;Castillo EA;Lane KV;Torres GV;Chirikian O;Wilson RE;Lance SA;Pardon G;Pruitt BL
  • 通讯作者:
    Pruitt BL
Human Induced Pluripotent Stem Cells as a Screening Platform for Drug-Induced Vascular Toxicity.
  • DOI:
    10.3389/fphar.2021.613837
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Tu C;Cunningham NJ;Zhang M;Wu JC
  • 通讯作者:
    Wu JC
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