心肌细胞分化培养基的流程主要分为准备阶段、诱导阶段、调整阶段、维持阶段和成熟阶段,具体介绍如下:
准备阶段:
选择合适的起始细胞类型,通常使用多能干细胞(如人胚胎干细胞hESCs)或特定前体细胞。
准备基础培养基,通常含有葡萄糖、氨基酸、维生素等营养物质。
提前将培养箱温度稳定在37摄氏度,二氧化碳浓度维持在5%左右。
诱导阶段:
在培养基中加入特定生长因子,如骨形态发生蛋白4(BMP4)和激活素A(ActivinA),这些因子能引导细胞向心脏谱系发展。
注意生长因子的浓度梯度,浓度过高可能导致细胞异常分化。
在加入因子后的24小时、48小时分别取样,用显微镜观察细胞形态是否出现收缩性变化。
调整阶段:
第三天开始调整培养条件,撤去部分生长因子,换成含有Wnt信号通路抑制剂的培养基。
这个转换过程要控制时间窗口,过早或过晚更换都会影响分化效率。
此时细胞逐渐呈现纺锤形,细胞间出现自发搏动是良好信号,但并非所有细胞同步变化,需要持续观察。
维持阶段:
添加心肌细胞专用营养液,如含有胰岛素转铁蛋白硒复合物、脂肪酸的补充剂。
培养基每隔两天更换一次,避免代谢废物堆积。若发现培养基颜色变黄速度加快,说明细胞代谢活跃,可适当增加换液频率。
该阶段持续约两周,细胞会形成具有节律性跳动的细胞团。
成熟阶段:
引入物理刺激,例如在培养皿底部铺设弹性材料,让细胞在机械牵张环境下生长。
有条件时可连接电脉冲装置,模拟心脏电信号传导。
这个阶段持续三周以上,细胞逐渐表达成熟标志物如肌钙蛋白T,细胞间的电信号传导同步性增强。