心臟內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)于心臟發(fā)育至關(guān)重要，這一過程受到干擾會(huì)引發(fā)先天性心臟病（CHD）。目前，超過55%的先天性心臟病的發(fā)病機(jī)制還不十分清楚。來自復(fù)旦大學(xué)產(chǎn)科醫(yī)院和上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)先天性心臟病發(fā)病機(jī)制進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)microRNA-187（miR-187）通過抑制 NIPBL（核孔結(jié)合蛋白樣蛋白同源物），阻礙心臟內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)育，引發(fā)心臟間隔缺損和心臟變小等CHD癥狀。這說明以microRNA-187/ NIPBL 通路為靶點(diǎn)或可提供一種治療 CHD 的前景廣闊的方法。

該篇文章2024 年11月25日發(fā)表在《Journal of Clinical Investigation》雜志上【IF=13.3(2025)】

Countstar Castor高通量智能3D細(xì)胞分析儀在該研究中承擔(dān)著高通量獲取人類心臟類器官（HFOs）圖像并對(duì)類器官的形態(tài)進(jìn)行分析的任務(wù)（文章簡(jiǎn)介第四部分內(nèi)容）。主要包含以下兩個(gè)步驟：

1. 高通量成像：在明場(chǎng)（BF）通道下，使用4x物鏡對(duì)培養(yǎng)在U 型超低吸附 96 孔板（NEST, 701101）中的心臟類器官（HFOs）進(jìn)行整孔整板自動(dòng)掃描拍照（每孔4個(gè)視野）

2. 智能圖像分析：Castor分析軟件對(duì)不同時(shí)間點(diǎn)圖片中的類器官進(jìn)行批量識(shí)別并統(tǒng)計(jì)類器官形態(tài)參數(shù)（直徑、面積等）

Castor的拍照效率和結(jié)果分析準(zhǔn)確性、一致性明顯優(yōu)于人工判讀。

1.通過分析基因表達(dá)數(shù)據(jù)庫，研究人員發(fā)現(xiàn) miR-187 在法洛四聯(lián)癥（TOF，是一種常見的先天性心臟畸形）的心臟組織中上調(diào)，且在心臟內(nèi)皮細(xì)胞中特異性高表達(dá)。

圖 1 （A）利用 3 個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)集（GSE35490、GSE36759 和 GSE40128）篩選差異表達(dá)微小核糖核酸（miRNAs，倍數(shù)變化 > 2，P<0.05）的過程示意圖。（B）對(duì)患有法洛四聯(lián)癥的流產(chǎn)胎兒（右心室，n = 5；內(nèi)皮細(xì)胞和心肌細(xì)胞，n = 3）及正常對(duì)照組（右心室，n = 5；內(nèi)皮細(xì)胞和心肌細(xì)胞，n = 3）右心室（RVs）、內(nèi)皮細(xì)胞（ECs） miR-187、miR-222 和 miR-499a 水平進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（RT-qPCR）分析。以 U6 作為內(nèi)參。（G）對(duì)基因數(shù)據(jù)庫中的基因集 GO:0001936、GO:0010718、GO:0051446 和 GO:1901342 的代表性基因進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（RT-qPCR）驗(yàn)證（n = 3）。ns 表示 P>0.05；* 表示 P<0.05，** 表示 P<0.01。

2.研究人員還發(fā)現(xiàn)miR - 187 過表達(dá)的 KI/KI 幼鼠中，除了降低整體體重外，還顯著降低了心臟重量，其他生理指標(biāo)也明顯異常。

圖2 （B）純合、雜合 miR-187 敲入小鼠以及對(duì)照小鼠在 P0 時(shí)整個(gè)心臟的立體圖像。（C-E）P0.5 時(shí)純合 miR-187 敲入新生小鼠和對(duì)照小鼠的體重（C）、心臟重量 / 體重比（D）以及心臟重量（E）（n = 24）。（F）對(duì)照小鼠和 miR-187 敲入小鼠的左心室代表性 M 型超聲心動(dòng)圖圖像（J-L）純合 miR-187 敲入小鼠和對(duì)照小鼠心臟的 H&E 染色切片，顯示出類似人類先天性心臟病的表型；例如，對(duì)照心臟顯示出正常的室間隔（J），而在 K 和 L 中 miR-187 敲入小鼠同窩出生的個(gè)體在 P0.5 時(shí)顯示出室間隔缺損（K，箭頭所示）和主動(dòng)脈騎跨（L，箭頭所示）。（M）對(duì)每個(gè)視野中 CD31（紅色）的強(qiáng)度平均值進(jìn)行量化（n = 5）。數(shù)據(jù)以平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)差表示。* 表示 P<0.05，** 表示 P<0.01，*** 表示 P<0.001，**** 表示 P<0.0001。

3.研究人員對(duì)miR-187 與 NIPBL的關(guān)系進(jìn)行了進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)：NIPBL 是 miR-187 的靶基因。miR-187 通過直接結(jié)合 NIPBL 的 3'-UTR 抑制其表達(dá)。

圖3 （A）使用 TargetScan 預(yù)測(cè)、MGI 數(shù)據(jù)庫以及逆轉(zhuǎn)錄定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（RT-qPCR）驗(yàn)證來篩選 miR-187 靶基因的方法示意圖。（B）RT-qPCR 結(jié)果的聚類分析，顯示了轉(zhuǎn)染了 miR-187 模擬物的人胚胎干細(xì)胞來源的內(nèi)皮細(xì)胞（hESC-ECs）中 miR-187 候選靶基因的表達(dá)水平。（C）在 NIPBL 的 3'- 非翻譯區(qū)（3'-UTR）中含有野生型（WT）和突變型 miR-187 結(jié)合位點(diǎn)的熒光素酶報(bào)告基因的示意圖。（F 和 G）通過 RT-qPCR 和蛋白質(zhì)免疫印跡（Western blotting）分析轉(zhuǎn)染了 miR-187 或?qū)φ招蛄械?hESC-ECs 中 NIPBL 的 mRNA（F）和蛋白質(zhì)（G，WB）水平，并用灰度分析對(duì) NIPBL 蛋白進(jìn)行定量（G，統(tǒng)計(jì)分析）。**** 表示 P<0.0001

4. 研究人員在胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)的人類心臟形成類器官（HFOs）中，對(duì)miR-187 與 NIPBL的關(guān)系進(jìn)行了進(jìn)一步驗(yàn)證，驗(yàn)證表明：過表達(dá) NIPBL 可逆轉(zhuǎn)由 miR-187 誘導(dǎo)的小心臟表型。

圖4 （A）模擬組、miR-187 組和 miR-187/NIPBL 組從分化第 -1 天到第 9 天 HFO 的發(fā)育情況。（B）對(duì)模擬組、miR-187 組和 miR-187/NIPBL 組從分化第 -1 天到第 9 天 HFO 的體積進(jìn)行量化分析（n = 32）。（C）第 10 天模擬組、miR-187 組和 miR-187/NIPBL 組 HFO 的蘇木精 - 伊紅（H&E）染色（左）和面積量化分析（n = 8）（右）。ns 表示 P>0.05；**** 表示 P<0.0001

文章中明確指出，Castor X1用于拍攝HFOs（心臟類器官）的形態(tài)，同時(shí)分析day8-day10的類器官形態(tài)。

5.文章得出如下結(jié)論：

miR-187/NIPBL 軸在心臟內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)育中的關(guān)鍵調(diào)控作用，高表達(dá)的 miR-187 通過抑制 NIPBL，影響染色質(zhì)可及性和基因表達(dá)，阻礙心臟內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)育，導(dǎo)致心臟畸形 。這一發(fā)現(xiàn)為 CHD 的治療提供了潛在的新靶點(diǎn)和治療策略。

胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)產(chǎn)生的人類心臟形成類器官（HFOs）是一種有價(jià)值的體外模型，它能夠模擬由遺傳和環(huán)境因素導(dǎo)致的先天性心臟病（CHD）表型，在CHD發(fā)病機(jī)制研究中發(fā)揮重要的作用。

艾力特公司的高通量智能3D細(xì)胞成像系統(tǒng)Countstar Castor為類器官研究提供全新的解決方案，是類器官形態(tài)分析、熒光活率檢測(cè)、藥敏和細(xì)胞毒性評(píng)價(jià)的理想分析平臺(tái)。

Countstar  Castor S1高通量智能3D細(xì)胞分析儀

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