《细胞》发布全球首个体外自组织心脏类器官模型研究成果

2021年5月20日，《细胞》杂志刊登了奥地利科学院分子生物技术研究所完成的研究成果——利用人类多能干细胞成功培养出全球首个体外自组织心脏类器官模型。该心脏类器官模型不仅可以正常跳动，还拥有自我修复功能。奥地利科学院的生物学专家Sasha Mendjan是本文的通讯作者。

Mendjan教授和他的团队通过激活目前已知的6个参与胚胎心脏发育的信号通路来诱导人类多能干细胞自我增殖分化。实验发现，随着细胞分化的特定模式被激活，这些细胞会形成单独的、类似于人类心脏壁结构的细胞层。发育一周后，这些细胞会自发组织形成具有一个封闭空腔的3D结构类器官，类似人类心脏自发生长的轨迹，在结构上相当于25天胚胎的心脏。此时，类器官直径约为2毫米，只有一个心室，包含这一发育阶段常见的细胞类型，如心肌细胞、上皮细胞、成纤维细胞和心外膜。类器官每分钟跳动60～100次，这与相同年龄的胚胎心脏的速率相同；这个自发形成的空腔结构可以自主地有节奏地收缩和舒张，挤压腔内的液体。

研究小组还测试了这一自组织形成的心脏类器官对组织损伤的反应。他们用一根冷冻过的钢棒冻结了部分心脏类器官的细胞，来模拟心脏受伤后的细胞死亡场景。结果发现，心脏类器官中的心脏成纤维细胞会立刻向损伤部位迁移，并合成一些蛋白质来修复损伤。

许多先天性心脏病多发生在心室开始形成的时候。迄今为止，这颗“迷你心脏”已经在实验室中存活了3个多月。Mendjan说，这颗“迷你心脏”可能有助于揭示心脏问题的起源，比如婴儿的先天性心脏缺陷和心脏病发作后的心脏细胞死亡。未来，Mendjan团队也计划培育具有多个腔室的心脏类器官，多腔室的心脏类器官模型将更好地将帮助医生了解缺陷是如何在胎儿中发展的。

黄小容（中国科学院成都文献情报中心）整理自https：／／www.cell.com／cell／fulltext／S0092-8674（21）00537-7