一步搞定人原代心肌细胞分离、培养、冻存!

发布于: 2025-09-12 09:23


       心血管疾病是全球最常见的死因【1】。准确模拟心脏稳态、功能障碍和药物反应是心脏研究的核心。成人原代心肌细胞 (Adult human primary cardiomyocytes,hPCM) 是一种很有前途的细胞模型,但不稳定的分离效率和质量、培养物中的快速细胞死亡以及对冷冻保存的未知反应使其无法成为可靠且灵活的体外心脏模型。

       尽管已经进行了大量尝试来优化分离技术,但现有方法表现出低产量和不稳定的质量,细胞存活率为1-55%【2-7】

       例:在2003年文献中提到的分离方法获得的活性的棒状心房细胞只有16.6±6.0%和心室细胞22.4±8.0%,会产生大量凋亡和坏死细胞;如图1,分离程序后,非存活细胞大量存在,其中包括长形细胞,其膜呈皱褶状,肌节结构混乱,有广泛的破裂和分散的DNA【2】

图1:分离后存在的细胞群【2】

       中国医学科学院阜外医院在Signal Transduct Target Ther.杂志上的发表的文章将hPCM的分离程序多个步骤进行优化,实现了细胞活力比传统方法提高了2.74倍(图2),并伴有更好的细胞形态、最小的基因表达变化、完整的电生理学和正常的神经激素信号传导;同时进一步优化培养条件,建立了一种能够保持最佳细胞活力、形态和线粒体呼吸至少 7 天的方法;并成功地冻存了 hPCM,这些 hPCM 在经历冻融循环后在结构、分子和功能上都完好无损【8】


图2:Blebbistatin 提高细胞活力【8】


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百洋智心原代心肌细胞分离试剂盒

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       人类心脏组织中通过细胞外基质(Extracellular Matrix, ECM)、离子作用将心肌细胞、成纤维细胞、内皮细胞等多种细胞类紧密连接起来。想要获取大量的心肌细胞并保证其存活状态,需要打破离子链接并以多种酶结合的形式,将 ECM 溶解掉暴露出心肌细胞,再根据心肌细胞密度较大的特性,以物理离心的方法收集大量心肌细胞。通过使用百洋智心的不同类型的分离试剂盒,可以获取任意年龄阶段、任意疾病状态和任意心脏部位组织样本中的心肌细胞,并保有生物活性,可以通过单细胞水平记录动作电位、钠(钠离子电流) 、钾(延迟整流钾电流、瞬时外向钾电流、内入性整流钾电流)、钙(L型钙离子电流)电流,钙调控,收缩力,酶含量、ATP含量、细胞呼吸等等指标检测,包括和药物作用后的各项指标测定。

图3:成人原代心肌细胞分离试剂盒使用效果图

       使用成人原代心肌细胞分离试剂盒(REF:AP0103)分离得到的成人原代心肌细胞在明场下观察到的细胞形态,细胞结构完整且呈明显的杆状(图3A);使用本产品培养的成人原代心肌细胞活率检测(图3B),活细胞染色(钙黄绿素-AM )较多,死细胞染色(乙锭同源二聚体-1 )较少;使用本产品培养的成人原代心肌细胞免疫荧光染色(图3C),细胞结构完整且显示出规则的肌节排列。

图4: 人类小儿原代心室肌细胞分离试剂盒使用效果图

       使用小儿原代心肌细胞分离试剂盒(REF:AP0104)分离得到的人类小儿原代心室肌细胞在明场下观察到的细胞形态,细胞结构完整且呈明显的杆状(图4A); 使用本产品分离的人类小儿原代心室肌细胞活率检测(图4B),活细胞染色(钙黄绿色-AM)较多,死细胞染色(乙锭同源二聚体-1)较少。


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百洋智心原代心肌细胞培养试剂盒

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       在体外获取人类原代心肌细胞后进行培养,需对细胞培养板进行包被处理,使心肌细胞能够在短时间内贴壁,保持分离后的形态与功能。在培养基中添加人类原代心肌细胞维持正常形态与功能必要的生长因子,可延长其存活时间,以进行功能性、药物反应等检测实验。

图5: 成人原代心肌细胞培养试剂盒使用效果图

       使用成人原代心肌细胞培养试剂盒(REF:AP0105)培养第一天的成人原代心肌细胞在明场下观察到的细胞结构完整且呈明显的杆状(图5A);使用本产品培养第七天的成人原代心肌细胞在明场下观察到的细胞形态,依旧保持大多数细胞的结构完整性且存活的细胞仍呈明显的杆状(图5B);使用本产品培养成人原代心肌细胞在培养期间心脏标志物ACTN2(红色)和TNNT2(绿色)的免疫荧光(图5C),虽然显示轻度的肌丝萎缩,但培养后存活的细胞仍显示出规则的肌节排列。


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百洋智心原代心肌细胞冻存试剂盒

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       人原代心肌细胞为终末期分化细胞,且细胞结构复杂,对细胞内外部环境需求较高,细胞冻存条件更加严格。由于其对渗透压及各种维持细胞结构及营养物质的需求较多,成人原代心肌细胞冻存试剂盒(REF:AP0106)内添加多种维持细胞结构及平衡渗透压物质,配比而成人原代心肌细胞冻存液,配合使用细胞复苏液将冻存的细胞复苏后,可维持较高的心肌细胞活力。

图6:成人原代心肌细胞冻存试剂盒使用效果图

       刚分离下来的成人原代心肌细胞心脏标志物ACTN2(红色)和TNNT2(绿色)的免疫荧光,细胞结构完整且显示出规则的肌节排列(图6A);成人原代心肌细胞活率检测(图6B),活细胞染色(钙黄绿素-AM )较多,死细胞染色(乙锭同源二聚体-1 )较少。使用本产品冻存然后复苏的成人原代心肌细胞心脏标志物ACTN2(红色)和TNNT2(绿色)的免疫荧光,依旧保持细胞的结构完整性且显示出规则的肌节排列(图6C);使用本产品冻存然后复苏的成人原代心肌细胞活率检测(图6D),显示活细胞染色(钙黄绿素-AM )稍有减少,死细胞染色(乙锭同源二聚体-1 )稍有增多。

以上试剂盒使用实际结果会因实验条件、检测仪器等的不同而存在差异,所有图片数据仅供参考。

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试剂盒目录指引:



百洋智心与中国医学科学院阜外医院合作,进行心血管前沿技术转化,具备成熟技术,提供人原代心肌细胞分离、培养、冻存试剂盒和心肌细胞功能检测等相关技术服务,百洋智心技术团队为您的科研保驾护航, 有需要可以联系我们。


参考文献:

1.      Tsao CW, Aday AW, Almarzooq ZI, et al. Heart Disease and Stroke Statistics-2023 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 2023;147(8):e93-e621. doi:10.1161/CIR.0000000000001123

2.      Bird SD, et al. The human adult cardiomyocyte phenotype. Cardiovasc. Res. 2003;58:423–434. doi: 10.1016/S0008-6363(03)00253-0.

3.      Bistola V, et al. Long-term primary cultures of human adult atrial cardiac myocytes: cell viability, structural properties and BNP secretion in vitro. Int. J. Cardiol. 2008;131:113–122. doi: 10.1016/j.ijcard.2007.10.058.

4.      Coppini, R. et al. Isolation and functional characterization of human ventricular cardiomyocytes from fresh surgical samples. J. Vis. Exp. 5116 (2014).

5.      Dobrev D, et al. G-Protein beta(3)-subunit 825T allele is associated with enhanced human atrial inward rectifier potassium currents. Circulation. 2000;102:692–697. doi: 10.1161/01.CIR.102.6.692. 

6.      Peeters GA, et al. Method for isolation of human ventricular myocytes from single endocardial and epicardial biopsies. Am. J. Physiol. 1995;268:H1757–1764. doi: 10.1152/ajpheart.1995.268.4.H1757.

7.      Voigt N, Pearman CM, Dobrev D, Dibb KM. Methods for isolating atrial cells from large mammals and humans. J. Mol. Cell Cardiol. 2015;86:187–198. doi: 10.1016/j.yjmcc.2015.07.006.

8.      Zhou B, Shi X, Tang X, et al. Functional isolation, culture and cryopreservation of adult human primary cardiomyocytes. Signal Transduct Target Ther. 2022;7(1):254. Published 2022 Jul 27. doi:10.1038/s41392-022-01044-5.

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