Simultaneous widefield voltage and interferometric dye-free optical mapping quantifies electromechanical waves in human iPSC-cardiomyocytes
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Coupled electro-mechanical waves define heart’s function in health and disease. Genetic abnormalities, drug-triggered or acquired pathologies can disrupt and uncouple these waves with potentially lethal consequences. Optical mapping of electrical waves using fluorescent dyes or genetically-encoded sensors in human induced pluripotent stem cell derived cardiomyocytes (iPSC-CMs) offers mechanistic insights into cardiac conduction abnormalities. Interferometric dye-free/label-free wave mapping (without specific sensors) presents an alternative, likely capturing the mechanical aspects of cardiac conduction. Because of its non-invasive nature and spectral flexibility (not restricted to a specific excitation wavelength), it is an attractive chronic imaging tool in iPSC-CMs, as part of all-optical high-throughput platforms. In this study, we developed simultaneous widefield voltage and interferometric dye-free optical imaging methodology that was used: 1) to validate dye-free optical mapping for quantification of cardiac wave properties in human iPSC-CMs; 2) to demonstrate low-cost optical mapping of electromechanical waves in hiPSC-CMs using recent near-infrared (NIR) voltage sensors and orders of magnitude cheaper miniature CMOS cameras; 3) to uncover previously underexplored frequency- and space-varying parameters of cardiac electromechanical waves in hiPSC-CMs. We find similarity in the frequency-dependent responses of electrical (NIR fluorescence imaged) and mechanical (dye-free imaged) waves, with the latter being more sensitive to faster rates and showing steeper restitution and earlier appearance of wave-front tortuosity. During regular pacing, the dye-free imaged conduction velocity and the electrical wave velocity are correlated; both modalities being sensitive to pharmacological uncoupling and both dependent on gap-junctional protein (connexins) determinants of wave propagation. We uncover strong frequency-dependence of the electromechanical delay (EMD) locally and globally in hiPSC-CMs on a rigid substrate. The presented framework and results offer new means to track the functional responses of hiPSC-CM inexpensively and non-invasively for counteracting heart disease and aiding cardiotoxicity testing and drug development.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».