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최근의 발전으로 인해 인간 유도 다능성 줄기세포(hiPSC-CMs)에서 심장 근육세포를 쉽게 유도할 수 있게 되었습니다. HiPSC-CMs는 인간 심장 근육 생리학 및 질병 연구를 위한 귀중한 새로운 실험 모델을 제공합니다. 많은 연구실에서 분리된 hiPSC-CMs의 기능적 특성을 연구하는 데 상당한 노력을 기울였지만, 현재까지는 힘 생성이 충분히 규명되지 않았습니다. 여기서 우리는 미세 패턴 세포 인쇄와 함께 인장력 현미경(TFM)을 이용하여 다양한 배양 및 시험 조건 하에서 분리된 단일 hiPSC-CMs의 최대 힘 생성을 조사하였습니다. 우리는 배양에서의 분화 기간의 역할과 배양 매체에서의 다양한 세포외 칼슘 농도가 hiPSC-CMs의 성숙에 미치는 영향을 조사하였습니다. 결과는 두 주 동안 배양된 hiPSC-CMs가 1개월에서 3개월까지 배양된 세포보다 유의미하게 적은 힘을 생성했으며, 3개월 동안 배양된 hiPSC-CMs가 크기, 차원 및 힘 생성에 있어 신생아 쥐 심실 근육세포의 세포 형태 및 기능을 유사하게 보인다는 것을 보여줍니다. 게다가 생리학적 칼슘 농도가 유지된 조건에서 장기간 배양된 hiPSC-CMs는 더 크고 표준 매체에서 생리학적 이하의 칼슘으로 배양된 hiPSC-CMs보다 더 많은 힘을 생성하였습니다. 우리는 또한 세포 형태, 기질 강성 및 힘 생성 간의 관계를 조사하였습니다. 결과는 세포 면적과 힘 간에 유의미한 관계가 있음을 보여주었습니다. 강성을 배아와 유사한 것에서 성체 심장과 유사한 것으로 변화시켜 기질 강성을 조정함으로써 hiPSC-CMs는 낮은 모듈러스 기질에서 최대 힘을 생성하였고, 점점 더 강한 성체 심장과 유사한 기질에서 시험했을 때는 유의미하게 적은 힘을 생성하였습니다. 계산된 변형 에너지 측정도 이러한 발견을 뒷받침하였습니다. 이러한 발견은 단일 세포 TFM이 hiPSC-CMs의 힘의 정량적 생리적 성숙을 밝혀내기 위한 귀중한 접근 방식으로 자리잡히게 합니다.
Wheelwright et al. (수요일)이 이 질문을 연구하였습니다.
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