Evaluación del Nivel de Madurez Basado en Datos para Cardiomiocitos Derivados de Células Madre Pluripotentes Humanas (Artículo Invitado)
Autores: Hong, Yan; Huang, Xueqing; Li, Fang; Huang, Siqi; Weng, Qibiao; Fraidenraich, Diego; Voiculescu, Ioana
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Evaluación del Nivel de Madurez Basado en Datos para Cardiomiocitos Derivados de Células Madre Pluripotentes Humanas (Artículo Invitado)
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Enfermedad cardiovascular
Células madre pluripotentes humanas
Cardiomiocitos
Evaluación de madurez
Datos de expresión génica
Tiempo de cultivo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 35
Citaciones: Sin citaciones
La enfermedad cardiovascular es una de las principales causas de muerte en todo el mundo. La diferenciación de células madre pluripotentes humanas (hPSCs) en cardiomiocitos funcionales ofrece un gran potencial para la modelización de enfermedades y terapias cardíacas basadas en células. Sin embargo, los cardiomiocitos derivados de hPSC (hPSC-CMs) siguen siendo en su mayoría inmaduros, lo que limita sus aplicaciones experimentales y clínicas. Un desafío crítico en los sistemas de cultivo in vitro actuales es la falta de métricas estandarizadas para cuantificar la madurez. Este estudio presenta un proceso basado en datos para cuantificar la madurez de hPSC-CM utilizando datos de expresión génica en diferentes etapas del desarrollo cardíaco. Determinamos que el tiempo de cultivo sirve como un indicador factible de madurez. Para mejorar la precisión de la predicción, se emplearon algoritmos de aprendizaje automático para identificar genes relacionados con el corazón cuya expresión se correlaciona fuertemente con el tiempo de cultivo. Nuestros resultados redujeron la discrepancia promedio entre el tiempo de cultivo predicho y observado a 4.461 días y (Calsequestrina 2), un gen involucrado en el almacenamiento y transporte de iones de calcio, fue identificado como el gen cardíaco más crítico asociado con la duración del cultivo. Este nuevo marco de evaluación de madurez va más allá de los métodos cualitativos tradicionales, proporcionando una comprensión más profunda de la dinámica de maduración de hPSC-CM. Establece una base para el desarrollo de dispositivos avanzados de laboratorio en chip capaces de monitorear la madurez en tiempo real y seleccionar estímulos adaptativos, allanando el camino para estrategias de maduración mejoradas y aplicaciones experimentales/clínicas más amplias.
Descripción
La enfermedad cardiovascular es una de las principales causas de muerte en todo el mundo. La diferenciación de células madre pluripotentes humanas (hPSCs) en cardiomiocitos funcionales ofrece un gran potencial para la modelización de enfermedades y terapias cardíacas basadas en células. Sin embargo, los cardiomiocitos derivados de hPSC (hPSC-CMs) siguen siendo en su mayoría inmaduros, lo que limita sus aplicaciones experimentales y clínicas. Un desafío crítico en los sistemas de cultivo in vitro actuales es la falta de métricas estandarizadas para cuantificar la madurez. Este estudio presenta un proceso basado en datos para cuantificar la madurez de hPSC-CM utilizando datos de expresión génica en diferentes etapas del desarrollo cardíaco. Determinamos que el tiempo de cultivo sirve como un indicador factible de madurez. Para mejorar la precisión de la predicción, se emplearon algoritmos de aprendizaje automático para identificar genes relacionados con el corazón cuya expresión se correlaciona fuertemente con el tiempo de cultivo. Nuestros resultados redujeron la discrepancia promedio entre el tiempo de cultivo predicho y observado a 4.461 días y (Calsequestrina 2), un gen involucrado en el almacenamiento y transporte de iones de calcio, fue identificado como el gen cardíaco más crítico asociado con la duración del cultivo. Este nuevo marco de evaluación de madurez va más allá de los métodos cualitativos tradicionales, proporcionando una comprensión más profunda de la dinámica de maduración de hPSC-CM. Establece una base para el desarrollo de dispositivos avanzados de laboratorio en chip capaces de monitorear la madurez en tiempo real y seleccionar estímulos adaptativos, allanando el camino para estrategias de maduración mejoradas y aplicaciones experimentales/clínicas más amplias.