Dissertação

{en_GB=Engineering Extracellular Matrix-derived Constructs for human cardiac tissue models } {} EVALUATED

{pt=As dificuldades em maturar cardiomiócitos humanos derivados de células estaminais pluripotentes induzidas (hiPSC-CMs) para um estádio adulto constitui um obstáculo à sua utilização clínica. Tecidos cardíacos obtidos de hiPSC-CMs estão ainda sujeitos a um microambiente que difere do fisiológico. Na natureza, a matriz extracelular (ECM) serve de modelo para a construção de tecidos, sendo esta crucial no desenvolvimento tecidular, homeostasia e lesão. A exposição dos hiPSC-CMs a um microambiente semelhante à ECM poderá proporcionar a sua maturação. Neste trabalho, ECM humana foi extraída de tecido cardíaco por processos de descelularização físicos e químicos. A maceração e a liofilização do tecido reduziram a sua celularidade e mantiveram a composição da ECM, ainda que a sua arquitetura não seja mantida. A utilização de detergentes possibilitou reduções de celularidade consistentes entre diferentes dadores apenas com tempos de exposição comparáveis à descelularização por perfusão de órgãos. A preservação da composição da ECM e a arquitetura do tecido foram também dependentes do dador. A ECM foi incorporada num modelo cardíaco 3D provenientes de hiPSCs e contribuiu para enriquecer o microambiente em ECM, promoveu o aumento da expressão de genes relacionados com a maturação ultra-estrutural cardíaca, resultou em hiPSC-CMs com sarcómeros maiores e melhorou o processamento de cálcio. A ECM também foi utilizada para funcionalizar matrizes de alginato com uma arquitetura favo-de-mel biomimética do miocárdio. Será necessária uma optimização na retenção de células no biomaterial para elucidar o papel da ECM na maturação de tecidos estruturalmente mais complexos provenientes de hiPSCs. , en=Difficulties in maturing human induced pluripotent stem cells derived cardiomyocytes (hiPSC-CMs) to an adult-like state is still an obstacle hindering their clinical use. Cardiac tissues grown from hiPSC-CMs are still subjected to a microenvironment distinct from physiological conditions. In Nature, the extracellular matrix (ECM) serves as a template to build tissues, being a key regulator in tissue development, homeostasis and injury. Exposing hiPSC-CMs to an ECM-mimicking microenvironment may guide their maturation. In this work, human ECM was extracted from cardiac tissue through physical and chemical-based decellularization approaches. Tissue milling and freeze-drying resulted in tissue cellularity reduction and maintenance of ECM composition, even though tissue architecture is not preserved. By using detergents, consistent reductions in cellularity amongst different donors was only achieved with exposure times comparable with organ perfusion decellularization. ECM composition and tissue architecture preservation were also donor-dependent. ECM was successfully incorporated in a 3D hiPSC-based cardiac model, and contributed to enrich the microenvironment in ECM, promoted increase in the expression of genes related with ultrastructural cardiac maturation, resulted in hiPSC-CMs with larger sarcomeres, and improved calcium handling. ECM was also successfully used to functionalize alginate scaffolds with a myocardium biomimetic honeycomb architecture. Optimization of cell retention within the biomaterial will be necessary to unravel ECM’s role in maturing more structurally complex hiPSC-based tissues. }
{pt=células estaminais pluripotentes induzidas, cardiomiócitos, engenharia de tecidos cardíaca, matriz extracelular, biomateriais, en=induced pluripotent stem cells, cardiomyocytes, cardiac tissue engineering, extracellular matrix, biomaterials}

Novembro 22, 2019, 15:0

Orientação

ORIENTADOR

Cláudia Alexandra Martins Lobato da Silva

Departamento de Bioengenharia (DBE)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Maria Margarida de Carvalho Negrão Serra

iBET/ITQB-NOVA

Investigador Auxiliar