2021年5月20日，《細胞》雜志刊登了奧地利科學(xué)院分子生物技術(shù)研究所完成的研究成果——利用人類多能干細胞成功培養(yǎng)出全球首個體外自組織心臟類器官模型。該心臟類器官模型不僅可以正常跳動，還擁有自我修復(fù)功能。奧地利科學(xué)院的生物學(xué)專家Sasha Mendjan是本文的通訊作者。

Mendjan教授和他的團隊通過激活目前已知的6個參與胚胎心臟發(fā)育的信號通路來誘導(dǎo)人類多能干細胞自我增殖分化。實驗發(fā)現(xiàn)，隨著細胞分化的特定模式被激活，這些細胞會形成單獨的、類似于人類心臟壁結(jié)構(gòu)的細胞層。發(fā)育一周后，這些細胞會自發(fā)組織形成具有一個封閉空腔的3D結(jié)構(gòu)類器官，類似人類心臟自發(fā)生長的軌跡，在結(jié)構(gòu)上相當于25天胚胎的心臟。此時，類器官直徑約為2毫米，只有一個心室，包含這一發(fā)育階段常見的細胞類型，如心肌細胞、上皮細胞、成纖維細胞和心外膜。類器官每分鐘跳動60～100次，這與相同年齡的胚胎心臟的速率相同；這個自發(fā)形成的空腔結(jié)構(gòu)可以自主地有節(jié)奏地收縮和舒張，擠壓腔內(nèi)的液體。

研究小組還測試了這一自組織形成的心臟類器官對組織損傷的反應(yīng)。他們用一根冷凍過的鋼棒凍結(jié)了部分心臟類器官的細胞，來模擬心臟受傷后的細胞死亡場景。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，心臟類器官中的心臟成纖維細胞會立刻向損傷部位遷移，并合成一些蛋白質(zhì)來修復(fù)損傷。

許多先天性心臟病多發(fā)生在心室開始形成的時候。迄今為止，這顆“迷你心臟”已經(jīng)在實驗室中存活了3個多月。Mendjan說，這顆“迷你心臟”可能有助于揭示心臟問題的起源，比如嬰兒的先天性心臟缺陷和心臟病發(fā)作后的心臟細胞死亡。未來，Mendjan團隊也計劃培育具有多個腔室的心臟類器官，多腔室的心臟類器官模型將更好地將幫助醫(yī)生了解缺陷是如何在胎兒中發(fā)展的。

黃小容（中國科學(xué)院成都文獻情報中心）整理自https：／／www.cell.com／cell／fulltext／S0092-8674（21）00537-7