hiPSC心肌細胞肌節(jié)功能高效大規(guī)模分析系統(tǒng)-為高效大規(guī)模定量分析跳動細胞的動態(tài)影像設計

心肌成熟測試評估系統(tǒng)

hiPSC來源心肌細胞高通量收縮性測定系統(tǒng), hiPSC來源心肌細胞搏動頻率肌節(jié)實時跟蹤分析系統(tǒng)（心肌細胞成熟試驗裝置,功能性iPSC誘導的心肌細胞纖維）

一個直接、快速、自動地跟蹤搏動心肌細胞中肌節(jié)的分析平臺。 該平臺充分評估肌節(jié)含量、收縮和松弛參數以及搏動率。

背景及平臺理由：

人類誘導多能干細胞衍生的心肌細胞 (hiPSC-CM) 與 CRISPR/Cas9 基因組編輯相結合，為研究心臟生物學和疾病提供了難得的機會。 然而，肌細胞收縮的基本單位肌節(jié)在 hiPSC-CM 中是不成熟和非線性的，這在技術上挑戰(zhàn)了跳動細胞中收縮參數的準確功能詢問。 此外，現有的分析方法通量相對較低，間接評估收縮性，或僅評估成熟心臟組織中發(fā)現的排列良好的肌節(jié)。

系統(tǒng)平臺優(yōu)勢：

1、高效大規(guī)模定量分析跳動細胞的動態(tài)影像，動態(tài)分析成熟心肌細胞和 hiPSC-CM 的形態(tài)。心肌細胞功能分析的一個關鍵組成部分是評估跳動細胞的動態(tài)收縮，傳統(tǒng)大多數設備方法的都是為靜止圖像（通常是固定細胞）分析；使用動態(tài)數據不僅可以測量結構，還可以測量結構組件如何在功能上相互作用的各個方面。

該系統(tǒng)的心肌細胞搏動影像的定量分析是將細胞形態(tài)學與動態(tài)細胞功能聯系起來的一種引人注目的方法。特別是，連接結構和功能是更好地從根本上了解人類誘導多能干細胞衍生心肌細胞

(hiPSC-CM) 的關鍵一步。與成熟心肌細胞中具有高度有序的規(guī)則結構的肌節(jié)鏈形成鮮明對比的是，hiPSC-CM 中的肌節(jié)鏈通常不成熟且無序 。這種不規(guī)則的結構，加上細胞之間的巨大差異

系統(tǒng)平臺用于監(jiān)測 hiPSC-CM中熒光標記的肌節(jié)。 系統(tǒng)算法確定肌節(jié)含量、肌節(jié)長度以及肌節(jié)收縮和松弛的返回率。 通過快速測量每個 hiPSC-CM 中的數百個肌節(jié)，該系統(tǒng)用于分析跳動

hiPSC-CM 的穩(wěn)健定量分析框架將有助于推動藥物發(fā)現、遺傳性心臟病和心臟修復領域的技術。

2、內置功能來跟蹤圖像幀之間的單個肌節(jié)運動和長度變化

hiPSC-CM 的影像中分割和跟蹤單個肌節(jié)的工具。肌節(jié)配備 Morlet 小波，并假設收縮遵循周期性鋸齒函數。由于跟蹤了單個肌節(jié)，因此可以在單個肌節(jié)的基礎上報告感興趣的數量，例如肌節(jié)收縮和松弛時間以及肌節(jié)縮短。

3、該系統(tǒng)提供了大數據集，用于對多個收縮參數進行穩(wěn)健的統(tǒng)計分析。 通過分析藥物處理的 hiPSC-CM 來驗證了該系統(tǒng):

確認直接激活 (CK-1827452) 或抑制 (MYK-461) 肌球蛋白分子或間接改變收縮性（維拉帕米和普萘洛爾）的化合物的收縮作用。 該系統(tǒng)分析在肌球蛋白結合蛋白 C (MYBPC3) 基因中攜帶雜合截斷變體的 hiPSC-CM，該基因會導致肥厚性心肌病，重現精液疾病表型，包括心臟過度收縮和松弛減弱，以及通過 MYK-461 治療正常化的異常。

4、該系統(tǒng)提供了一種直接有效的方法來定量評估肌節(jié)功能。 通過改進現有的收縮力分析方法并克服與 hiPSC-CM 功能評估相關的技術挑戰(zhàn)，該系統(tǒng)增強了肌節(jié)調節(jié)療法的轉化前景，并加速了人類心臟遺傳變異的研究。

5、高效的分割和跟蹤 2D或3D形態(tài)均可

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