来自宾夕法尼亚州立大学的研究人员发现，已经发现了一种更快，更经济高效且更准确的方法来检查人多能干细胞来源的心肌细胞的有效性。

人多能干细胞(hPSC)(人胚胎干细胞和诱导型多能干细胞)可以通过干细胞分化而诱导产生其他类型的人细胞。在这项研究中，研究人员研究了心肌细胞-心肌细胞(CMs)。

目的是使用这些细胞来治疗心脏病，但首先，研究人员必须通过表征确定细胞的功能，这涉及检查细胞的修饰程度以及它们是否成熟，功能正常的CM。细胞正常运行的一个明显迹象是它们是否在跳动，因为CM像心脏一样跳动。用于确定功能的当前方法包括使用力传感器来研究单个肌肉细胞的力学，以及使用钙成像。但是，这些方法存在问题。

生物医学工程学助理教授兼该项目的主要研究人员肖军说：“源自hPSC的CMs在基于细胞的心脏病治疗中具有广阔的前景。”“尽管如此，目前用于CM表征的方法会对电池的功能造成不良影响，并且昂贵且耗时。”

为了解决这些问题，Lian和他的同事开发了一种非侵入性的过程，并且不太可能对CM的功能产生不良影响。研究人员使用基因组编辑工具CRISPR-Cas9生成了指示钙的报告干细胞系，这是一种干细胞系，比其他干细胞系更容易分析CM功能。

为了创建这种干细胞系，在将干细胞分化为CM之前，研究人员使用CRISPR-Cas9将称为GCaMP6s的钙指示剂蛋白插入干细胞。GCaMP6蛋白使干细胞能够被修饰成CM，而CM可以通过荧光强度直接表征。荧光强度与通过视频显微镜分析检测到的机械应变相关。该分析显示了细胞对心脏药物的反应。

“我们的系统已经建立完善，具有成本效益并且非常敏感，因此它是CM表征的一种更先进的方法，”生物医学工程学博士生姜玉谦说。“由于它是非侵入性的，因此对于CM及其功能也要好得多。”

廉说，由于该系统有很多好处，该过程可以进一步有助于改善疾病模型和治疗心脏病的药物筛选。

展望未来，研究人员希望通过添加强力霉素为GCaMP6s蛋白构建“开关”，这将激活称为Tet-On的开关蛋白。

该研究小组还正在探索将这种特殊的GCaMP6s增强型干细胞系用于其他研究。