Modelling atrial and ventricular hiPSC cardiomyocytes microtissues within a 3D beating organ on a chip: a mechanical, electrical and biological characterization study

Globally, cardiovascular diseases (CVDs) are a significant cause of death, accounting for approximately 30% of all fatalities. These conditions involve issues with the vascular, cardiac, and nervous systems. The urgent need for new and improved medications and therapies to reduce the global burden of CVDs is paramount. Being the process of drug development very expensive and time-consuming before they can be brought to market, a new innovative technology has emerged. This technology, called heart on a chip, offering an in vitro model able to recreate an in vivo-like environment useful to drug screening testing. In particular, the combination of 3D structured models with mechanical or electrical stimulation can enhance cell maturation. This model has the potential to enhance cell maturation and provide more consistent outcomes in drug development. This study, carried out in partnership with BiomimX s.r.l., employed a 3D heart-on-a-chip platform to examine the mechanical, electrical, and biological characteristics of atrial and ventricular hiPSC cardiomyocytes. In this way is possible to make a reliable benchmark useful for further drug screening testing. This project is working towards establishing a dependable standard for evaluating the efficacy of new medications for heart conditions. The final goal is to introduce a novel chip design that allows for the simultaneous culture of atrial and ventricular heart cells, addressing past challenges. This innovative method has the potential to significantly shape the fields of cardiac research and drug advancement.

Globalmente, le malattie cardiovascolari (CVD) sono una causa significativa di morte, rappresentando circa il 30% di tutte le fatalità. Queste condizioni coinvolgono problemi con i sistemi vascolare, cardiaco e nervoso. La necessità urgente di nuovi e migliorati farmaci e terapie per ridurre il peso globale delle CVD è fondamentale. Essendo il processo di sviluppo dei farmaci molto costoso e lungo prima che possano essere portati sul mercato, è emersa una nuova tecnologia innovativa. Questa tecnologia, chiamata cuore su un chip, offre un modello in vitro in grado di ricreare un ambiente simile a quello in vivo utile per i test di screening dei farmaci. In particolare, la combinazione di modelli strutturati in 3D con stimolazione meccanica o elettrica può migliorare la maturazione cellulare. Questo modello ha il potenziale per migliorare la maturazione cellulare e fornire risultati più consistenti nello sviluppo dei farmaci. Questo studio, condotto in collaborazione con BiomimX s.r.l., ha impiegato una piattaforma cuore su un chip in 3D per esaminare le caratteristiche meccaniche, elettriche e biologiche dei cardiomiociti atriali e ventricolari hiPSC. In questo modo è possibile creare un punto di riferimento affidabile utile per ulteriori test di screening dei farmaci. Questo progetto si sta impegnando per stabilire uno standard affidabile per valutare l'efficacia dei nuovi farmaci per le condizioni cardiache. L'obiettivo finale è introdurre un nuovo design di chip che consenta la coltura simultanea di cellule cardiache atriali e ventricolari, affrontando sfide passate. Questo metodo innovativo ha il potenziale per plasmare significativamente i campi della ricerca cardiaca e dello sviluppo dei farmaci.