奧地利科學院生物學家Sasha Mendjan和團隊使用人類多能幹細胞培養(yang) 出芝麻大小的心髒模型，又稱心髒線。它可以自發地進行組織，在不需要實驗支架的情況下發展出一個(ge) 中空的心房。這項進展使得科學家創造出一些迄今為(wei) 止最真實的心髒類器官。相關(guan) 研究5月20日發表於(yu) 《細胞》。

　　此前，科學家已經製造出3D心髒類器官，這種方法通常需要組裝細胞和支架，就像用磚塊和砂漿建造房子一樣。但是，這些類器官不能像人類心髒那樣對損害做出響應，因此往往不能作為(wei) 良好的疾病模型。

　　“組織工程學在很多方麵都非常有用，比如測量心髒收縮。”Mendjan說。但在自然界中，器官不是這樣形成的。在胚胎時期，器官通過一個(ge) 叫做自組織的過程自發地發育。在該過程中，細胞模塊能相互作用，並隨著器官結構的出現和生長四處移動和改變形狀。

　　“自組織是自然界形成雪花晶體(ti) 或鳥類群體(ti) 行為(wei) 的方式。這很難設計，因為(wei) 似乎沒有計劃，但仍有一些非常有序和穩健的東(dong) 西出現了。”他說，“器官的自組織更有活力，很多事情我們(men) 不了解。我們(men) 認為(wei) 這種‘隱藏的魔法’式發展，是目前疾病沒有被很好地建模的原因。”

　　Mendjan團隊想要在培養(yang) 皿裏模擬自組織發育。他們(men) 以特定的順序激活所有參與(yu) 胚胎心髒發育的6個(ge) 已知信號通路，誘導幹細胞自我組織。隨著細胞分化，它們(men) 開始形成不同的層——類似心髒壁的結構。經過一周的發育，這些類器官自組織成一個(ge) 有封閉腔的3D結構，幾乎重現了人類心髒的自發生長軌跡。此外，研究小組還發現心髒壁狀組織能有節奏地收縮，擠壓腔內(nei) 的液體(ti) 。

　　“這並不是說我們(men) 在使用與(yu) 其他研究人員不同的東(dong) 西，而是我們(men) 在使用所有已知的信號。”Mendjan補充說。一直以來，研究人員認為(wei) 並非需要所有途徑來直接引導幹細胞成為(wei) 心髒細胞，“所以他們(men) 想，‘好吧，它們(men) 在體(ti) 外沒有必要。’但事實證明，所有途徑都是必要的。它們(men) 對細胞自我組織成器官非常重要。”

　　該團隊還測試了心髒類器官對組織損傷(shang) 的反應。他們(men) 用一根冷鋼棒冷凍部分心髒，並殺死該部位的許多細胞。細胞死亡通常是在諸如心髒病發作等損傷(shang) 後觀察到的。研究小組立即發現，心髒成纖維細胞（一種負責傷(shang) 口愈合的細胞）開始向損傷(shang) 部位遷移，並產(chan) 生修複損傷(shang) 的蛋白質。

　　“我們(men) 希望該心髒模型能更自然地發展，從(cong) 而預測疾病。”Mendjan說，“通過這種方式，製藥公司更願意將更多藥物引入臨(lin) 床試驗，因為(wei) 他們(men) 對試驗結果能更確定。”

　　該團隊計劃培育具有多個(ge) 腔室的心髒類器官，就像真正的人類心髒那樣。許多先天性心髒病發生在心室開始形成的時候，所以多腔模型將幫助醫生更好地了解缺陷是如何在胎兒(er) 中發展的。

　　相關(guan) 文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.04.034

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