Применение
Оптическое картирование сердца стало важной флуоресцентной методикой визуализации для исследования электрических свойств многоклеточных сердечных препаратов, особенно при изучении механизмов сердечных аритмий.
Метод применяется для исследований изолированных сердец, интактных препаратов сердечной ткани, срезов миокарда, а также монослоёв кардиомиоцитов, полученных из плюрипотентных стволовых клеток или неонатальных кардиомиоцитов.
Оптическое картирование выполняется с использованием потенциал-чувствительных красителей, отслеживающих изменения разности потенциалов на мембране кардиомиоцитов, а флуоресцентная микроскопия позволяет визуализировать распространение электрических волн (с использованием кальциевых индикаторов) по сердечной ткани.
Благодаря возможности получать информацию об электрофизиологических свойствах с высоким пространственно-временным разрешением, оптическое картирование является популярным экспериментальным методом для изучения фундаментальных механизмов, определяющих электрическую стабильность сердца как в норме, так и при различных заболеваниях.
Одновременная визуализация потенциалов действия и транзиентов внутриклеточного кальция в изолированном сердце кролика, перфузируемом по методу Лангендорфа
Универсальное программное обеспечение OMapRecord/Scope от компании MappingLab разработано для того, чтобы помочь исследователям получать высококачественные сигналы и максимально эффективно выполнять анализ данных
Оборудование
Компания MappingLab предлагает системы OMS-PCIE-1001, OMS-PCIE-1002 и OMS-PCIE-2002, а также решения, разработанные по индивидуальному заказу.
Все системы оптического картирования подходят для одновременной регистрации сигналов мембранного потенциала и кальциевой флуоресценции. Они способны регистрировать слабое флуоресцентное излучение в диапазоне длин волн от 425 до 900 нм с минимальной площадью пикселя 6,5 × 6,5 мкм и обеспечивают пространственное разрешение от 32 × 32 до 2048 × 2048 пикселей.
Используемые в системах CMOS-камеры обладают квантовой эффективностью до 95 % (QE), отличаются чрезвычайно высокой чувствительностью и поддерживают работу на высоких скоростях съёмки, что позволяет получать качественные данные даже при регистрации слабых флуоресцентных сигналов.
Программное обеспечение
OMapRecord
OMapRecord — программное обеспечение для проведения и автоматизации экспериментов в системах оптического картирования.
Основные возможности:
- Программируемое управление экспериментальными процедурами.
- Автоматизированная запись данных.
- Поддержка различных разрешений регистрации — от 32 × 32 до 2048 × 2048 пикселей.
- Настраиваемый протокол стимуляции S1–S2.
- Сохранение и быстрое восстановление различных конфигураций и настроек эксперимента.
- Синхронное управление источниками света, стимуляторами, камерами и другим подключённым оборудованием с точностью до 1 мкс.
OMapScope
OMapScope — программное обеспечение для обработки и анализа данных, полученных методом оптического картирования.
Основные возможности:
- Удобный и интуитивно понятный пользовательский интерфейс.
- Широкий набор инструментов анализа, включая:
- построение карт активации (Activation Map);
- анализ длительности потенциала действия (Action Potential Duration, APD);
- измерение времени проведения возбуждения (Conduction Time);
- расчет скорости проведения импульса (Conduction Velocity).
- Визуализация результатов анализа в наглядной графической форме.
- Встроенные фильтры для обработки данных в режиме реального времени и повышения качества сигналов.
- Удобный экспорт данных в различные форматы, включая видеофайлы, MATLAB, карты распределения параметров и таблицы Microsoft Excel.
Примеры применений
Оптическое картирование кардиомиоцитов человека, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC)
Данное видео демонстрирует функциональную оценку кардиомиоцитов человека, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC), с использованием современной системы оптического картирования.
Благодаря одновременной регистрации мембранного потенциала и кальциевых транзиентов система позволяет получать детальную информацию о процессах возбуждения–сокращения сердечной мышцы и особенностях электрофизиологического поведения кардиомиоцитов.
Кардиомиоциты, полученные из iPSC, представляют собой физиологически релевантную и ориентированную на конкретного пациента модель, которая максимально приближена к функционированию человеческого сердца. Такой подход обеспечивает возможность точного изучения механизмов развития сердечно-сосудистых заболеваний, оценки кардиотоксичности лекарственных препаратов и анализа их эффективности.
Использование технологии оптического картирования на основе iPSC-кардиомиоцитов формирует мощную трансляционную платформу для задач персонализированной медицины и доклинических исследований.
Оптическое картирование срезов сердечной ткани
Регистрация электрофизиологических сигналов в срезах сердечной ткани мышей
Данное видео демонстрирует применение метода оптического картирования для исследования срезов сердечной ткани — экспериментальной модели, которая сохраняет естественную архитектуру миокарда и межклеточные взаимодействия, одновременно обеспечивая высокий уровень контроля над условиями эксперимента.
Используя двухканальную систему оптического картирования, можно одновременно регистрировать динамику мембранного потенциала и кальциевых сигналов в нескольких срезах ткани с высоким временным и пространственным разрешением.
Такой подход позволяет заполнить промежуток между исследованиями на отдельных клетках и экспериментами на целом сердце, предоставляя платформу средней производительности для оценки кардиологической безопасности лекарственных препаратов, изучения электрофизиологических реакций сердечной ткани и анализа риска развития аритмий в условиях, максимально приближенных к физиологическим.
Электрические сигналы в срезах сердечной ткани
Оптическое картирование целого сердца
Данное видео демонстрирует возможности технологии оптического картирования для одновременной визуализации потенциалов действия и кальциевых транзиентов во всём сердце с использованием двухкамерной системы регистрации.
Платформа обеспечивает синхронную запись данных с высоким пространственным и временным разрешением, что позволяет исследовать процессы возбуждения–сокращения миокарда, особенности проведения электрических импульсов и механизмы развития аритмий как в физиологических условиях, так и при воздействии фармакологических препаратов.
Являясь мощным инструментом современной кардиальной электрофизиологии, оптическое картирование предоставляет точные и воспроизводимые данные о функционировании сердца, моделировании заболеваний и реакции сердечной ткани на лекарственные воздействия на уровне целого органа.
