奧地利科學家成功培養心臟模型,為心臟病研究提供了極好的平臺

2020-12-03 BioArt生物藝術

撰文 | 雪月

每年約有1800萬人死於心血管疾病，是全球第一大殺手。先天性心臟病是兒童中最普遍的出生缺陷。當前開發再生療法和探究心臟畸形的主要瓶頸是缺少人心臟生理模型。在過去的十年中，類器官培養領域已經極大地促進了生物醫學研究的速度，例如腸道、肺組織、大腦、眼睛、胰島、肝臟以及皮膚等組織類器官培養。

而心臟是最後一個缺少這種組織自組裝模型的器官，也是最難攻克的器官【1-2】。

儘管利用組織工程學的方法已經成功構建了人工心臟組織【3-4】。利用人或者小鼠多能幹細胞進行3D培養出了包含有心肌細胞和其他心臟構成細胞的微型球狀模型也已經實現【4-7】。這些技術都有利於進行藥物篩選等研究。然而仍然缺乏能夠自組裝的心臟培養模型。

2020年7月6日，來自奧地利科學院分子生物技術研究所Sasha Mendjan團隊在bioRxiv上發表了題為Cardioidsreveal self-organizing principles of human cardiogenesis的文章。該文章報導了一種新型自組裝心臟類器官培養方法（self-organizing「cardioids」 with in vivo-like architecture）。

該研究利用人多能幹細胞培養出了能自我組裝的包含心腔的心臟類器官。作者發現心臟類器官自我組裝受到多種信號控制。WNT-BMP信號傳導通過轉錄因子HAND1介導腔室形成。WNT-VEGF信號調控內皮細胞形態與心肌腔形態形成。

新型心臟類器官培養流程

這項研究是首次報導可以在培養皿中實現心形心臟類器官培養，並且不需要添加細胞外基質進行培養。該自組裝心臟類器官培養可實現內皮層、外部心外膜層以及心肌層結構形成（endothelial，epicardial，myocardial morphogenesis），形成類似心腔的結構。

心臟類器官培養成像

自組裝心臟類器官的成功培養為先天性心臟病的研究提供了極好的平臺，為藥物發現和再生醫學開闢了新途徑。

心臟類器官螢光成像

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