Wpływ warunków hodowli in vitro na właściwości biologiczne fibroblastów serca otrzymanych z ludzkich indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych

Cardiovascular diseases (CVD) are the leading cause of death worldwide. The limited possibilities for effective cardiac treatment necessitate the development of a new therapeutic strategies for CVD and laboratory models to study their effectiveness. For these purposes, human induced pluripotent stem cells are considered as a promising material, which allow to obtain various cardiac cells including fibroblast population (Human Induced Pluripotent Stem Cells-derived Cardiac Fibroblast, hiPSC-CF). This is particularly important as cardiac fibroblasts (CF) play an important role in the heart tissue structure and function. For this reason, hiPSC-CF may constitute an important source of cells for in vitro model studies associated with the development of new CVD therapies. However, the optimal conditions for culturing these cells are still not defined.Therefore, the aim of this study was to optimize the conditions of hiPSC-CF in vitro culture. The biological properties of hiPSC-CF cultured in commercial medium (FG) and in standard culture medium (D/F12) were compared. Additionally, changes of the biological properties of hiPSC-CF during long-term culture were assessed.The studies showed that hiPSC-CF cultured in D/F12 medium had a slightly slower proliferation rate and higher level of apoptosis than cells cultured in FG medium. The tested cells maintain a slightly changed fibroblast phenotype during long-term culture, while the gene expression level of CF markers was lower than the expression level in primary CF.Based on the results, it was found that the selection of an appropriate culture medium can determine the biological properties of hiPSC-CF. It has also been shown that D/F12 medium can potentially be used in place of FG medium for culturing hiPSC-CF in vitro. Moreover, despite the changes in the biological properties of hiPSC-CF, their long-term expansion is possible to establish a CF in vitro model for further studies. The results of the experiments may be important to develop a reliable CF model in vitro and reduce the significant costs of commercial culture media.

Choroby sercowo-naczyniowe (ang. Cardiovascular diseases, CVD) są jedną z najczęstszych przyczyn zgonów na świecie. Ograniczone możliwości skutecznego leczenia serca stwarzają potrzebę opracowania nowych strategii terapeutycznych CVD oraz modeli laboratoryjnych do badań nad ich skutecznością. Do tych celów, za obiecujący materiał uważa się ludzkie indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste, które pozwalają na otrzymanie z nich m.in. komórek serca, w tym populacji fibroblastów sercowych (ang. Human Induced Pluripotent Stem Cells-derived Cardiac Fibroblast, hiPSC-CF). Ma to szczególne znaczenie z uwagi na fakt, że fibroblasty sercowe (ang. Cardiac Fibroblasts, CF) odgrywają istotną rolę w zapewnieniu struktury i funkcji tkanek serca. Z tego powodu hiPSC-CF mogą stanowić istotne źródło komórek w badaniach modelowych in vitro, związanych z opracowywaniem nowych terapii CVD, jednak optymalne warunki hodowli tych komórek wciąż nie są określone.Dlatego też, celem niniejszej pracy była optymalizacja warunków hodowli hiPSC-CF in vitro. Porównywano właściwości biologiczne hiPSC-CF hodowanych w pożywce komercyjnej (FG) oraz w standardowej pożywce hodowlanej (D/F12). Dodatkowo oceniano zmiany właściwości biologicznych hiPSC-CF w trakcie długoterminowej hodowli in vitro. Badania wykazały, że hiPSC-CF hodowane w pożywce D/F12 charakteryzowały się nieznacznie wolniejszą proliferacją i niewiele większym poziomem apoptozy niż komórki hodowane w pożywce FG. Badane komórki zachowały nieznacznie zmieniony fenotyp fibroblastów podczas długoterminowej hodowli, natomiast poziom ekspresji genów dla markerów CF był niższy od poziomu ekspresji na wczesnych etapach hodowli.Na podstawie wyników stwierdzono, że dobór odpowiedniej pożywki hodowlanej może determinować właściwości biologiczne hiPSC-CF. Wykazano także, że pożywka D/F12 może potencjalnie zostać wykorzystana zamiennie do pożywki FG do hodowli tych komórek in vitro. Ponadto, pomimo nieznacznych zmian właściwości biologicznych hiPSC-CF możliwa jest ich długoterminowa ekspansja w celu ustalenia modelu CF w warunkach in vitro dla dalszych badań. Wyniki eksperymentów mogą być istotne dla opracowania wiarygodnego modelu CF w warunkach in vitro i ograniczenia znacznych kosztów komercyjnych pożywek hodowlanych.