心肌細胞分化培養基的流程主要分為準備階段、誘導階段、調整階段、維持階段和成熟階段,具體介紹如下:
準備階段:
選擇合適的起始細胞類型,通常使用多能干細胞(如人胚胎干細胞hESCs)或特定前體細胞。
準備基礎培養基,通常含有葡萄糖、氨基酸、維生素等營養物質。
提前將培養箱溫度穩定在37攝氏度,二氧化碳濃度維持在5%左右。
誘導階段:
在培養基中加入特定生長因子,如骨形態發生蛋白4(BMP4)和激活素A(ActivinA),這些因子能引導細胞向心臟譜系發展。
注意生長因子的濃度梯度,濃度過高可能導致細胞異常分化。
在加入因子后的24小時、48小時分別取樣,用顯微鏡觀察細胞形態是否出現收縮性變化。
調整階段:
第三天開始調整培養條件,撤去部分生長因子,換成含有Wnt信號通路抑制劑的培養基。
這個轉換過程要控制時間窗口,過早或過晚更換都會影響分化效率。
此時細胞逐漸呈現紡錘形,細胞間出現自發搏動是良好信號,但并非所有細胞同步變化,需要持續觀察。
維持階段:
添加心肌細胞專用營養液,如含有胰島素轉鐵蛋白硒復合物、脂肪酸的補充劑。
培養基每隔兩天更換一次,避免代謝廢物堆積。若發現培養基顏色變黃速度加快,說明細胞代謝活躍,可適當增加換液頻率。
該階段持續約兩周,細胞會形成具有節律性跳動的細胞團。
成熟階段:
引入物理刺激,例如在培養皿底部鋪設彈性材料,讓細胞在機械牽張環境下生長。
有條件時可連接電脈沖裝置,模擬心臟電信號傳導。
這個階段持續三周以上,細胞逐漸表達成熟標志物如肌鈣蛋白T,細胞間的電信號傳導同步性增強。