Negli ultimi due decenni, i modelli lab-on-chip, in particolare heart-on-chip, sono stati sviluppati come tecnologie promettenti per ricreare ambienti fisiologici adatti agli studi sugli effetti dei farmaci e ambientali su condizioni fisiologiche o patofisiologiche umane. La maggior parte dei sistemi heart-on-chip umani si basa sull’integrazione e l’adattamento di cellule terminalmente differenziate all’interno di un contesto microfluidico. Questo processo richiede procedure prolungate, molti passaggi, ed è associato a una variabilità intrinseca della differenziazione cardiaca. In quest’ottica, abbiamo sviluppato un metodo per la differenziazione cardiaca-on-a-chip basato sulla combinazione della regolazione specifica dello stadio del segnale Wnt/β-catenina con l’espressione forzata di fattori di trascrizione (TFs) che ricapitolano tempestivamente le caratteristiche dello sviluppo cardiaco. Abbiamo eseguito l’intera differenziazione cardiaca da cellule staminali pluripotenti umane (hPSCs) a cardiomiociti (CMs) all’interno di un ambiente microfluidico. L’espressione forzata sequenziale dei fattori di trascrizione cardiaci è stata ottenuta mediante una consegna sequenziale di mmRNA di prima MESP1, GATA4, seguiti da GATA4, NKX2.5, MEF2C, TBX3 e TBX5. Abbiamo dimostrato che questo protocollo ottimizzato ha portato a un approccio robusto e riproducibile per ottenere un heart-on-chip derivato da hiPSC in modo conveniente. I risultati hanno mostrato una maggiore distribuzione di CMs positivi per cTNT lungo il canale e una maggiore espressione di marker cardiaci funzionali (TNNT2 e MYH7). La combinazione della regolazione specifica dello stadio del segnale Wnt/β-catenina con mmRNA codificanti per fattori di trascrizione cardiaci sarà adatta per ottenere un modello heart-on-chip in modo economico, consentendo di eseguire esperimenti combinatori, multiparametrici, parallelizzati e ad alto rendimento su cardiomiociti funzionali.
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