心筋細胞機能評価

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電気的な活動を有する細胞の開発とその機能評価は、多くの課題を伴います。幹細胞から分化された心筋細胞の複雑な機能の評価は、イメージングや発現アッセイのみでは決して十分とは言えません。Maestro Pro/Edgeでは、iPS 細胞から分化した心筋細胞などの電気的な活動の評価を、簡単に行って頂くことができます。

プレート底面に埋め込まれた複数の微小電極を用いて心筋細胞の電気的な活動を測定します。試薬、侵襲電極を使用しないラベルフリーの測定で、心筋細胞の成熟に伴う活動の変化を、数週間に渡ってトラッキングすることも可能です。測定されたデータは専用ソフトで解析し、様々な指標による解析結果が得られます。

ヒト幹細胞由来心筋細胞の分化評価

ヒト多能性幹細胞由来心筋細胞 (hPSC-CMs) は、遺伝性或いは薬剤誘発による不整脈の検証に有用です。疾患モデルの hPSC-CMs が効率的に作成可能、また、その分化過程や分化後の検証も比較的容易であることから、広く関連研究に利用されています。また、不整脈における遺伝的多様性の検証なども比較的容易になりました。

本事例では、STEMdiff™ Cardiomyocyte Differentiation and Maintenance Kits (STEMCELL Technologies社) を用いて、ヒト多能性幹細胞を心筋細胞に分化させ、その機能をMaestro MEAを用いて評価しました。

hPSCs plates on a multiwell microelectrode array assay and function ephys recorded daily

h1 hiPSC-CMs were used to record beat period

1C hiPSC-CMs were used to record beat period

(A) CytoView MEA 48 well プレート上で、STEMdiff™ Cardiomyocyte Differentiation and Maintenance Kits を用いて、2種類の ES 細胞株 (H1、H9) 及び２種類の iPS 細胞株（1C、F016) を心筋細胞に分化させ、8～25日目に渡り毎日 Maestroにて自発応答を測定した。(B) 心筋細胞の自発活動は14日目から検出され、25日目まで継続して検出された。100% の well から規則的な心筋細胞の拍動応答が得られ、安定した拍動は25日目まで持続した。細胞種間のばらつきは少なく、拍動間隔は0.795-1.27 sec、FPDは 117-326 ms、また拍動間隔の不規則性は10%以内が示された。

本事例にて、Maestro MEAと STEMdiff™ Cardiomyocyte Differentiation and Maintenance Kits が、多能性幹細胞由来心筋細胞を用いたハイスループット或いはミディアムスループットの創薬・心毒性スクリーニングにおいて有用であることが示されました。(データ提供: STEMCELL Technoglvies, Macri et al. ISSCR 2017。ウェビナー: Recreating irregular heart beats with patient cells and gene editing)

Maestro Pro/Edge による心筋細胞機能評価は非常に簡単です。

コーティングされたMEAプレート上に細胞を播種します (Day 0)。必要試薬などを添加しながら、プレート上で心筋細胞へ分化させます。

データ測定日 (例: Day 7+) にプレートを Maestro に搭載し測定を行います。ラベルフリーの測定で、培養期間中、何度でも繰り返しの測定が可能です。データは付属のソフトで解析可能です。

multiwell microelectrode array (MEA) system in lab

Maestro MEA による心筋細胞機能評価：特徴

ラベルフリー・リアルタイムで細胞の電気的な活動を測定 - プレート上の電極を用いて心筋細胞の活動電位を測定します。ラベルフリー、リアルタイムな測定は、試薬など２次的要因によるゆがみがなく、細胞の変化をより正確にとらえます。また、数日から数週間に渡る慢性評価にも最適です。
１システムで４種類のアッセイ - Maestro Pro/Edgeでは、１枚のプレートで次の４種類のアッセイが行えます。[1] 細胞外電位応答 [2] シグナル伝播 [3] Contractility (弛緩収縮評価) [4] LEAP (活動電位形態シグナル)
同一プレート上で培養から測定まで - MEAプレート上で直接細胞を培養し、測定します。環境要因による変化を最小限にとどめながら、細胞への負担が少ない状態で、細胞の変化を検出することができます。
安定した環境下での実験 - 安定した環境下での実験 - 温度・CO₂ 濃度は、装置搭載のコントローラで自動制御されます。また、Maestro は外来ノイズ・振動に影響されにくい設計になっています。安定した環境で毎日安心して実験に望めます。
簡単操作 - 簡単操作 - 電気生理未経験の方でも簡単に実験が行えます。MEAプレート上に細胞を培養し、装置に搭載するだけで、心筋細胞の電気的な活動の測定が可能です。付属のソフトウエアパッケージを用いて、数クリックで複数の指標に基づいた解析結果が得られ、結果の作表まで行うことができます

Cardiac MEA

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What is Cardiac MEA

Cardiac MEA (microelectrode array) technology is a label-free method for recording electrical activity in heart cells. Tiny electrodes embedded in the culture surface detect electrical signals from cardiomyocytes, allowing continuous, noninvasive monitoring of cardiac function in real time. This technology provides insights into cardiomyocyte function, rhythm, and drug response in 2D and 3D cell models

Why Cardiac MEA matters

Traditional cardiac assays rely on indirect, low resolution, or endpoint measurements that fail to capture electrical function, rhythm changes, and time-dependent drug effects. Cardiac MEA technology addresses this gap by providing direct, physiologically relevant measurements of cardiac electrophysiology, supporting safer drug development, improved cardiotoxicity screening, and more predictive disease models.