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3D心臓組織 培養・解析プラットフォーム

SmartHeart™

3D心臓組織 培養・解析プラットフォーム

既存のワークフローにも実装しやすい3D心臓アッセイ

少ない細胞数で成熟した3D心臓組織(EHT)を効率よく培養できる専用プレートと、収縮性・活動電位・Ca2+トランジェントを自動解析するAIソフトウェアを組み合わせた、革新的な3D心臓アッセイプラットフォームです。

複雑な操作も、特殊な機器も必要ありません。汎用的な96ウェルフォーマットで、均一な3D心臓組織を簡単に培養し、高精度に解析できます。

心毒性・有効性評価から疾患モデリングまで。SmartHeart™は、あらゆるラボのワークフローに組み込める、実装が容易な3D心臓アッセイを提供します。

4Dcell社 SmartHeart™ Platform 製品サイト

特長

  • 少ない細胞数で作れるヒト3D心臓組織
    心臓組織あたり7,200細胞 (iPS細胞由来心筋細胞と線維芽細胞)
  • Easy to use +++
    細胞を播種するだけで機能的な3D心臓組織が得られる
  • 96ウェルフォーマット
    ハイスループットなイメージングサイトメーターとの互換性
  • ガラスボトムプレート
    共焦点顕微鏡などの高解像度イメージングに対応
  • AIベースの高精度なin situ機能解析
    拍動動画から収縮性・活動電位・Ca2+トランジェントを測定

リング型の3D心臓組織を再現性よく作れる
SmartHeart™独自のリング型キャビティ鋳型により、細胞を播種するだけで一貫したサイズの3D心臓組織を簡単に作ることができます。ウェルあたり最大9個の心臓組織を得られるため、実験に十分なレプリケートを確保できます。
※ 動画では21microwellsとなっていますが、現行製品版は9microwellsに変更されています。

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アプリケーション

  • 医薬品候補化合物の心毒性・有効性評価 1
  • 新規治療法の概念実証 2
  • 疾患特異的iPS細胞を用いた疾患モデリング 2

  1. Seguret M, Davidson P, Robben S, Jouve C, Pereira C, Lelong Q, et al.
    A versatile high-throughput assay based on 3D ring-shaped cardiac tissues generated from human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes.
    Elife. 2024 Apr 5;12:RP87739. doi: 10.7554/eLife.87739.
  2. Vermersch E, Neuvendel S, Jouve C, Ruiz-Velasco A, Pereira C, Seguret M, et al.
    hsa-miR-548v controls the viscoelastic properties of human cardiomyocytes and improves their relaxation rates.
    JCI Insight. 2024 Jan 2;9(3):e161356. doi: 10.1172/jci.insight.161356.


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SmartHeart™心臓組織とは？

  • 高度な成熟を実現するためのヒト心臓モデル

    SmartHeart™心臓組織は、形態・構造・分子・機能の成熟度を高めることで、心毒性評価の予測精度を向上させ、従来の2D培養アプローチの限界を超越します。

    • 形態
      実際の心室構造に近いリング形状により、組織内の力の伝播がより正確に再現され、不整脈の主な原因となるリエントリー波の可視化が容易になります。
    • 構造
      収縮繊維とサルコメアが良好に配向した、構造的に成熟した心臓組織を提供します。
    • 遺伝子発現
      RT-qPCR解析により、2D培養モデルに比べて心機能に重要な遺伝子の発現上昇が示されています。
    • 収縮機能
      SmartHeart™心臓組織の収縮ストレイン値は、培養7日後までに25％に到達。ヒト心臓の収縮能 (%FS：約30%) に近似した収縮性を示します。(Seguret et al., 2024.)

    リング状心臓オルガノイド
    画像提供：4Dcell社
    Magali Seguret, Patricia Davidson, Stijn Robben, Charlène Jouve, Celine Pereira, Quitterie Lelong, Lucille Deshayes, Cyril Cerveau, Maël Le Berre, Rita S Rodrigues Ribeiro, Jean-Sébastien Hulot (2024)
    A versatile high-throughput assay based on 3D ring-shaped cardiac tissues generated from human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes  eLife 12:RP87739. https://doi.org/10.7554/eLife.87739.3

    MOLECULAR EXPRESSION IN VIVO FUNCTION RECAPITULATED IN VITRO


  • 薬剤誘発性の収縮変化を定量
    • SmartHeart™心臓組織は、古典的な心作用薬に対する収縮応答を再現します。
    • isoprenaline刺激下では、成熟心筋組織の特徴である“Positive Force-Frequency Relationship”を示します。


    SmartHeart_quantifies_drug-induced_contractile changes


  • CiPAパネル化合物に対する高精度な心臓安全性評価

    SmartHeart™心臓組織は、CiPAパネル化合物に対する電気生理学的応答(光マッピングにより解析)を忠実に再現し、高精度な心臓安全性評価を実現します。

    SmartHeart_recapitulates_electrophysiological_drug response




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ソフトウェアと解析項目

  • AIベースの高精度なin situ機能解析

    SmartX 2.0 Softwareは、心臓組織のライブセル動画から、機械学習アルゴリズムによって収縮性・活動電位・Ca2+トランジェントを自動で解析します。

    心臓組織の拍動動画 (e.g. 明視野, min 30 fps, 1024x1024 pixels, 10-12 sec length) をSmartX 2.0 Softwareで解析できます。機械学習アルゴリムが中央ピラーの領域を検出・追跡し、収縮性メトリクスを自動で解析します。



  • 収縮性・活動電位・Ca2+トランジェントのメトリクス一覧


    ※※ SmartX 2.0 Softwareの活動電位およびCa2+トランジェント解析機能は現在開発中です※※


  • 収縮性＋活動電位の同時測定による興奮収縮連関の評価

    SmartHeart™ Plateは蛍光イメージングに対応しているため、光学マッピングも可能です。同一の動画から収縮性と活動電位のメトリクスを同時に取得でき、心臓組織の興奮収縮連関を評価できます。

    fig3
    ※※ SmartX 2.0 Softwareの活動電位およびCa2+トランジェント解析機能は現在開発中です※※



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プラットフォーム構成

構成

No. 構成品 付属区分 備考
1 SmartHeart™ Plate
2 SmartX 2.0 Software 別売 年間ライセンス販売
3 ソフトウェア用PC 別売 ユーザー様にてご用意 (仕様)
4 顕微鏡 / イメージングサイトメーター 別売 ユーザー様にてご用意 (仕様)
5 SmartHeart™ Pacer 別売 開発中/発売時期未定


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仕様 ／ PC・周辺機器要件

  • SmartHeart™ Plate, 96ウェル, ガラス底面

    プレート規格 ANSI/SLAS スタンダード
    フォーマット  96ウェル
    (*ウェル内にハイドロゲル製のマイクロウェル構造を成形済)
    プレート底面 No.1.5 ガラス底面
    ハイドロゲル材質 非接着性·生体適合性ポリエチレングリコール(PEG)
    輸送／保管温度 常温 (Room Temperature)
    消費期限 製造日より3ヶ月
    *ハイドロゲルの機械的・光学的特性を維持するため、成形済ウェルには保存液が充填されています。

  • PC・周辺機器要件

     顕微鏡・イメージングサイトメーター
    カメラ撮影機能 9個の心臓組織を検出する場合：30fps, 10-12秒, 1024x1024 pixels, 5X
    1個の心臓組織を検出する場合：100fps, 10-12秒, 1024x1024 pixels, 20X
    ステージ温度制御 37°C条件下でのライブセル動画撮影を推奨
    蛍光励起/検出 FluoVolt™膜電位色素、Cal-520™カルシウム指示薬に対応した蛍光励起/検出
     ソフトウェア用PC（推奨）
    OS Microsoft Windows11 Professional
    CPU Intel Core i7 以上
    RAM 32GB 以上
    GPU 12GB 以上
    HDD 500GB 以上

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ラインナップ

  • SmartHeart™ Plate, 96ウェル, ガラス底面
    型式 マイクロウェル
    成形済ウェル数     		microwells/well
    SCP-96I 96 9
    SCP-96-48WI 48 9
    SCP-96-24WI 24 9
    		  プレートイメージ

    ※成形済ウェル数の異なる３タイプをご用意しております。成形済ウェル数が少ないほど価格もリーズナブルであり、培養規模に合わせて最適な型式をご選択いただけます。

    • 全ウェル成形済タイプ
    • 48ウェル成形済タイプ (全ウェル成形済の40%OFF)
    • 24ウェル成形済タイプ (全ウェル成形済の60%OFF)


  • SmartX 2.0 Software

    型式 製品名 詳細
    SmartX2.0-1Y SmartX 2.0 Software 1年間ライセンス 顕微鏡やイメージングサイトメーターで撮影した心臓組織の明視野動画から収縮性メトリクスを自動解析するソフトウェア
    ※SmartHeart™ Plateをご購入頂いた方向けに、90日間の無料トライアル版をご提供しております。


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