首個(gè)多腔心臟類器官模型問世

　心臟病每年導(dǎo)致1800萬人死亡，但新療法的開發(fā)面臨瓶頸，且到目前為止，還沒有整個(gè)人類心臟的生理模型。現(xiàn)在，奧地利科學(xué)院分子生物技術(shù)研究所（IMBA）研究團(tuán)隊(duì)培育出第一個(gè)生理類器官模型，該模型包括所有主要的心臟發(fā)育結(jié)構(gòu)，使科學(xué)家能夠推進(jìn)藥物開發(fā)、毒理學(xué)研究。研究成果發(fā)表在28日的《細(xì)胞》雜志上。

　　2021年，研究人員曾展示了第一個(gè)由人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞形成的腔室狀類器官心臟模型。這些自組織心臟類器官或心形器官，概括了胚胎發(fā)生早期心臟左心室的發(fā)育。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)成人疾病都會(huì)影響左心室，左心室將含氧血液泵入全身。但先天性缺陷也會(huì)影響其他心臟區(qū)域，這些區(qū)域?qū)⒑途S持血液循環(huán)至關(guān)重要。

　　此次新研究中，IMBA團(tuán)隊(duì)擴(kuò)展了以前的工作，首先單獨(dú)推導(dǎo)出了每個(gè)發(fā)育中的心臟結(jié)構(gòu)的類器官模型。他們讓所有這些類器官共同發(fā)育，以期得到一個(gè)像早期人類心臟一樣協(xié)調(diào)跳動(dòng)的心臟模型。

　　在左心室和右心室以及心房類器官一起生長后，研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn)，電信號(hào)（心臟通過各種離子交換產(chǎn)生電流）從心房傳播到左心室，然后傳播到右心室，就像動(dòng)物早期胎兒心臟發(fā)育一樣。這是研究人員首次在人類心臟模型中觀察到這一基本過程。

　　在原理驗(yàn)證中，團(tuán)隊(duì)建立了一個(gè)缺陷篩查平臺(tái)，研究了已知的致畸劑和突變?nèi)绾瓮瑫r(shí)影響數(shù)百種心臟類器官；此外，團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)3個(gè)心臟轉(zhuǎn)錄因子基因的突變，導(dǎo)致了人類發(fā)育中可見的腔室特異性缺陷。

　　未來，這一多腔心臟類器官亦可用于毒理學(xué)研究，開發(fā)具有心腔特異性作用的新藥；而從患者來源干細(xì)胞開發(fā)出的心臟類器官，還將有助對(duì)發(fā)育缺陷的了解、治療和預(yù)防。