Nat Commun:新研究開發出三維心臟類器官

2020-12-05 生物谷

2020年9月18日訊/生物谷BIOON/---近日，東京醫科牙科大學（TMDU）的研究人員使用小鼠胚胎幹細胞構建出了類似於正在發育的心臟的三維功能性類器官。

在活體中研究心臟的發育是一個複雜的過程，傳統上很難在體外或在實驗室中模擬。在這項新的研究中，東京醫科牙科大學（TMDU）的研究人員從小鼠胚胎幹細胞開發了三維功能性心臟類器官，該類器官與發育中的心臟非常相似。


（圖片來源：Www.pixabay.com）

心臟由多層組織組成，包括許多不同的細胞類型，包括工作中的心肌，結締組織細胞和組成血管的細胞。這些細胞協同工作，以確保心臟的正常運作，從而向身體的其他部位不斷供應新鮮的含氧血液。在實驗室研究各種形式的心臟病並開發治療這些疾病的新藥需要與實際心臟非常相似的疾病模型。儘管已經努力在體外產生心肌細胞，但是這些細胞往往以團塊形式存在，而不會形成體內常見到的組織。

研究作者說：「儘管心臟的功能看似簡單，但它卻是一個複雜的器官，其結構更加複雜。要達到這種結構上的複雜性水平，在心臟發育過程中，心臟會暴露出無數種信號。我們想利用我們在心臟發育過程中對信號分子的了解，產生出更加符合心臟發育特徵的類器官。 」

為了實現他們的目標，研究人員研究了體內心臟發育所涉及的因素，並推測蛋白質成纖維細胞生長因子4（FGF4）以及由層粘連蛋白和actactin組成的複合物（LN / ET複合物）都是已知在胚胎心臟中表達，對於使心臟類器官和實際胚胎心臟之間的結構相似是必要和充分的。基於結構和分子分析，暴露於FGF4和LN / ET的小鼠胚胎幹細胞與發育中的心臟顯示出相當的相似性。

有趣的是，心臟類器官的發育過程密切反映了體內胚胎心臟發育過程中的形態變化。仔細觀察構成心臟類器官的細胞成分，發現胚胎心臟的細胞，包括所有四個腔室以及傳導系統的細胞，都存在於胚胎發育過程中看到的結構組織中。重要的是，心臟類器官具有接近其體內對應物的功能特性。

「這些結果表明，我們提供了相當簡單的方案，最終得到了心臟發育的仿生模型。該工具可能有助於研究心臟發育過程中的分子過程，以及開發和測試針對心臟病的新藥研發」。（生物谷 Bioon.com）


資訊出處：Generation of three-dimensional heart organoids
原始出處：

Jiyoung Lee et al,

In vitro generation of functional murine heart organoids via FGF4 and extracellular matrix, Nature Communications

(2020). DOI: 10.1038/s41467-020-18031-5

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