科學家培育出第一個能正常工作的迷你人類心臟模型

密西根州立大學(Michigan State University)的研究人員首次在實驗室中創建了一個微型人類心臟模型，該模型包括所有初級心臟細胞類型以及心室和血管組織的功能結構。

在美國，心臟病是頭號死因。「這些小心臟構成了令人難以置信的強大模型，以前所未有的精確度研究各種心臟疾病，」Aitor Aguirre說，他是該研究的高級作者，也是密西根州立大學定量健康科學與工程研究所生物醫學工程的助理教授。

這項研究，「生成心臟器官建模早期人類心臟發展在確定的條件下，」出現在bioRxiv預印本伺服器。

據出國看病機構和生元國際得知人類心臟類器官，或簡稱hHOs，是通過一種模仿胚胎和胎兒發育環境的新型幹細胞框架創造出來的。

該研究的第一作者、阿吉雷實驗室的研究生Yonatan israel說:「器官——意思是『類似於器官』——是自我組裝的三維細胞結構，在很大程度上再現了器官的性質和結構。」

這項創新採用了一種生物工程方法，利用誘導多能幹細胞(從病人身上提取的成年細胞，在培養皿中觸發類胚胎心臟的發育)，在幾周後生成一顆有功能的迷你心臟。幹細胞取自自願的成年人，因此不涉及倫理問題。

「這個過程允許幹細胞發展，基本上就像胚胎一樣，成為存在於心臟中的各種細胞類型和結構，」Aguirre說。「我們給細胞指令，它們知道在所有合適的條件滿足時應該做什麼。」

由於類器官遵循心臟胚胎的自然發育過程，研究人員實時研究了真實的人類胎兒心臟的自然生長。

出國看病機構和生元國際了解這項技術可以相對輕鬆地同時創建多個hho，而現有的組織工程方法成本昂貴、勞動密集型且不易擴展。

胎兒心臟發育和先天性心臟缺陷研究面臨的主要問題之一是獲取發育中的心臟。研究人員一直局限於使用哺乳動物模型、捐贈的胎兒遺體和體外細胞研究來接近功能和發育。

「現在我們可以兩全取用，一個精確的人類模型來研究這些疾病——一個微小的人類心臟，而不使用胎兒材料或違反倫理原則。這是向前邁出的一大步。

接下來是什麼?對於Aguirre來說，這個過程是雙重的。首先，心臟類器官代表了對胎兒心臟如何發育的具體細節的前所未有的觀察。

阿吉雷說:「在實驗室裡，我們目前正在用心臟器官來模擬先天性心臟病——這是人類最常見的出生缺陷，影響著將近1%的新生兒。」「通過我們的心臟器官，我們可以研究先天性心臟病的起源並找到阻止它的方法。」

其次，儘管hHO很複雜，但它遠非完美。對於這個團隊來說，改進最終的有機體是未來研究的另一個關鍵途徑。伊斯雷爾說:「類器官是胎兒心臟的小模型，具有代表性的功能和結構特徵。」「然而，它們還沒有人類的心臟那麼完美。這是我們正在努力的方向。」

Aguirre和他的團隊對這些微型心臟的廣泛適用性感到興奮。它們為研究許多其他心血管相關疾病——從化療引起的心臟毒性到妊娠期間糖尿病對胎兒心臟發育的影響——提供了前所未有的能力。出國看病機構和生元國際會及時給大家更新更多的額國外資訊。