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陳根：心臟疾病研究工具——微型人類心臟模型

2020.08.23

文/陳根

心血管相關疾病是一個重要的全球健康問題。心血管疾病（CVD）是發(fā)達國家的主要死亡原因，占美國死亡率的三分之一。先天性心臟?。?/span>CHD）影響所有活產(chǎn)嬰兒的約1%，使其成為人類最常見的出生缺陷。

盡管目前的技術提供了一些了解這些疾病如何起源的途徑，但由于缺乏生理復雜性，其提供疾病發(fā)病機制和進展的完整概述的能力有限。

現(xiàn)在，密歇根州立大學的科學家們在實驗室里創(chuàng)造了有史以來第一個功能齊全的微型人類心臟模型。這些心臟“器官體”由干細胞培育而成，由所有初級心臟細胞類型組成，并具有心室和血管。它們可以幫助我們了解心臟是如何發(fā)育的，并為治療疾病建立更好的模型。

為了制造這些人類心臟器官體(hHOs)，科學家們首先從成年人身上提取皮膚或血液細胞樣本，然后將它們重編程為被稱為誘導多能干細胞(IPSCs)的干細胞，這些干細胞可以分化成任何其他需要的細胞類型。過去，它們已被用于創(chuàng)造迷你版的人體器官，如腎臟、肝臟、肺、血管甚至大腦。現(xiàn)在，該團隊已經(jīng)將心臟加入到列表中。

這個過程允許干細胞基本上像胚胎一樣發(fā)育成心臟中存在的各種細胞類型和結(jié)構(gòu)，研究人員表示“通過給細胞提供指示，讓細胞知道在滿足所有適當條件時它們需要做些什么”。 由于類器官遵循自然心臟胚胎發(fā)育過程，研究人員實時研究了實際胎兒心臟的自然生長。

與現(xiàn)有的昂貴，勞動密集且不易擴展的組織工程方法相比，該技術允許相對容易地同時創(chuàng)建眾多人類心臟器官體(hHOs)。

同時，雖然hHO很復雜，但遠非完美。類器官是胎兒心臟的小模型，具有代表性的功能和結(jié)構(gòu)特征。但目前類器官還不像人類的心臟那么完美。對于團隊來說，改進類器官是未來研究的另一個關鍵途徑。

但即使還有局限，此次研究的模型也為人類心臟發(fā)育和疾病的發(fā)現(xiàn)和轉(zhuǎn)化研究提供了強大的新穎工具。這令研究人員可以擁有兩全其美的精確人體模型來研究這些疾病，而無需使用胎兒材料或違反道德原則。

該研究目前已在網(wǎng)上以預印本上發(fā)表。

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