心肌細胞分化培養(yǎng)基的流程主要分為準備階段、誘導(dǎo)階段、調(diào)整階段、維持階段和成熟階段,具體介紹如下:
準備階段:
選擇合適的起始細胞類型,通常使用多能干細胞(如人胚胎干細胞hESCs)或特定前體細胞。
準備基礎(chǔ)培養(yǎng)基,通常含有葡萄糖、氨基酸、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)。
提前將培養(yǎng)箱溫度穩(wěn)定在37攝氏度,二氧化碳濃度維持在5%左右。
誘導(dǎo)階段:
在培養(yǎng)基中加入特定生長因子,如骨形態(tài)發(fā)生蛋白4(BMP4)和激活素A(ActivinA),這些因子能引導(dǎo)細胞向心臟譜系發(fā)展。
注意生長因子的濃度梯度,濃度過高可能導(dǎo)致細胞異常分化。
在加入因子后的24小時、48小時分別取樣,用顯微鏡觀察細胞形態(tài)是否出現(xiàn)收縮性變化。
調(diào)整階段:
第三天開始調(diào)整培養(yǎng)條件,撤去部分生長因子,換成含有Wnt信號通路抑制劑的培養(yǎng)基。
這個轉(zhuǎn)換過程要控制時間窗口,過早或過晚更換都會影響分化效率。
此時細胞逐漸呈現(xiàn)紡錘形,細胞間出現(xiàn)自發(fā)搏動是良好信號,但并非所有細胞同步變化,需要持續(xù)觀察。
維持階段:
添加心肌細胞專用營養(yǎng)液,如含有胰島素轉(zhuǎn)鐵蛋白硒復(fù)合物、脂肪酸的補充劑。
培養(yǎng)基每隔兩天更換一次,避免代謝廢物堆積。若發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基顏色變黃速度加快,說明細胞代謝活躍,可適當增加換液頻率。
該階段持續(xù)約兩周,細胞會形成具有節(jié)律性跳動的細胞團。
成熟階段:
引入物理刺激,例如在培養(yǎng)皿底部鋪設(shè)彈性材料,讓細胞在機械牽張環(huán)境下生長。
有條件時可連接電脈沖裝置,模擬心臟電信號傳導(dǎo)。
這個階段持續(xù)三周以上,細胞逐漸表達成熟標志物如肌鈣蛋白T,細胞間的電信號傳導(dǎo)同步性增強。