由于人類心臟電生理學(xué)特性，其心肌細胞的去極化時程與嚙齒類動物差異很大。例如，人心臟生理條件下每分鐘搏動60-90次，而小鼠為500-700次，大鼠為300-400次。因此，在小動物心肌細胞模型中發(fā)現(xiàn)的理論，當需要進一步在驗證時，由于缺失人類心肌系統(tǒng)，只能取用其他大型哺乳動物的原代分離心肌細胞替代。而這些細胞的來源都不穩(wěn)定，實驗結(jié)果的重復(fù)性也無法保證。由于*的原因，基本沒有可能獲得并培養(yǎng)原代人心肌細胞，以心肌細胞為代表的心肌細胞，是目前和將來*的人源心肌細胞來源。
心肌細胞可以極大的促進藥物研發(fā)、提高藥物效果評價和藥物毒性測試。從而在占絕大多數(shù)的療效低下和具有潛在毒性的化合物進入成本高昂的階段前，將它們排除出去。例如，一般藥物在經(jīng)過基于HEK293等標準細胞的毒性測試后，會進一步進行較為繁瑣和昂貴的膜片鉗或者動物實驗來測試心臟療效或者毒性。而293細胞作為一種人胚胎腎上皮，無法對大多數(shù)心臟毒性做出反應(yīng)，所以大量具有心臟毒性的備選化合物會進入到下一階段，極大的增加了藥物開放的成本。如果采用了CardioEasy心肌細胞進行測試，不僅能夠排除具有心臟毒性的化合物，還能初步評價心血管類藥物的療效，極大的降低藥物開發(fā)成本，并且提率。
心肌細胞培養(yǎng)基是專門為正常人類心肌細胞體外培養(yǎng)設(shè)計的zui適于其生長的培養(yǎng)基。經(jīng)滅菌的液體培養(yǎng)基，包含必需和非必需氨基酸、維生素、有機和無機化合物、***、生長因子、微量礦物質(zhì)和低濃度胎牛血清(5%)。該培養(yǎng)基緩沖體系為重碳酸鹽，在含5%CO2的細胞培養(yǎng)箱中平衡后pH值為7.4。該培養(yǎng)基的配方能夠選擇性的促進正常人類微血管內(nèi)皮細胞體外培養(yǎng)中的增殖和生長，并為其達到營養(yǎng)平衡狀態(tài)提供數(shù)量上和質(zhì)量上的保證。
心肌細胞分化培養(yǎng)基是在胚胎干細胞定向分化為心肌細胞的過程中，心肌特異蛋白、受體、離子通道依次發(fā)生，這個過程模擬了體內(nèi)胚胎早期心肌發(fā)育。在對人ESC和iPSC不同細胞系的實驗中，本培養(yǎng)基能得到心肌細胞分化效率比所有已發(fā)表方法都高的結(jié)果。心肌細胞分化培養(yǎng)基的Wnt信號傳導(dǎo)途徑，對許多物種的器官形成都具有重要作用，胚胎心臟發(fā)育也不例外。Wnt信號傳導(dǎo)途徑分為經(jīng)典Wnt信號傳導(dǎo)途徑和非經(jīng)典Wnt信號傳導(dǎo)途徑。對于經(jīng)典Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在胚胎心肌細胞分化過程中的作用，目前存在兩種相反的觀點。一種觀點認為：經(jīng)典Wnt信號傳導(dǎo)途徑對胚胎心肌分化起抑制效應(yīng)；另一種觀點認為：經(jīng)典Wnt信號傳導(dǎo)途徑對胚胎心肌分化起促進效應(yīng)。
心肌細胞分化培養(yǎng)基在體外組織工程模型中,生物化學(xué)和機械信號對心肌再生起著很重要的促進作用,對人胰島素樣生長因子和三維動態(tài)微環(huán)境對脂肪干細胞向分化過程中的促進作用進行了研究。帶有IGF-1基因的質(zhì)粒整合到膠原-殼聚糖支架中,脂肪干細胞接種到整合質(zhì)粒的支架內(nèi),未整合質(zhì)粒的支架作為對照組。心肌細胞分化培養(yǎng)基作為分化培養(yǎng)基,轉(zhuǎn)瓶生物反應(yīng)器提供動態(tài)微環(huán)境.經(jīng)2周分化培養(yǎng)后,檢測質(zhì)粒在支架內(nèi)釋放及表達情況、細胞在支架內(nèi)的活性以及心肌功能性蛋白和基因的表達.心肌細胞分化培養(yǎng)基的結(jié)果表明，動態(tài)微環(huán)境能促進質(zhì)粒DNA的釋放和轉(zhuǎn)染;IGF-1可促進脂肪干細胞在膠原-殼聚糖支架內(nèi)增殖以及向心肌細胞分化;動態(tài)微環(huán)境可加強IGF-1的促增殖分化作用.因此,IGF-1和動態(tài)微環(huán)境能獨立或相互促進脂肪干細胞在膠原-殼聚糖支架內(nèi)活性,動態(tài)微環(huán)境還可強化IGF-1對脂肪干細胞的促分化作用.對體外構(gòu)建工程化心肌組織進行心肌再生研究有著重要的指導(dǎo)意義。
