第一颗实验中培育出的人类心脏类器官：居然能跳动，存活3个月

Mendjan团队以特定的顺序激活所有参与胚胎心脏发育的6个已知信号通路，诱导干细胞自我组织。随着细胞分化，它们开始形成不同的层——类似心脏壁的结构。

　　发育1周后，类器官在结构上相当于25天胚胎的心脏。在这个阶段，心脏只有一个心室，这将成为成熟心脏的左心室。类器官直径约为2毫米，包括这一发育阶段常见的主要细胞类型:心肌细胞、上皮细胞、成纤维细胞和心外膜。它们也有一个清晰的心室，每分钟跳动60到100次，这与相同年龄的胚胎心脏的速率相同

　　“这并不是说我们在使用与其他研究人员不同的东西，而是我们在使用所有已知的信号。”Mendjan补充说。一直以来，研究人员认为并非需要所有途径来直接引导干细胞成为心脏细胞，“所以他们想，‘好吧，它们在体外没有必要。’但事实证明，所有途径都是必要的。它们对细胞自我组织成器官非常重要。”

　　该团队还测试了心脏类器官对组织损伤的反应。他们用一根冷钢棒冷冻部分心脏，并杀死该部位的许多细胞。细胞死亡通常是在诸如心脏病发作等损伤后观察到的。研究小组立即发现，心脏成纤维细胞（一种负责伤口愈合的细胞）开始向损伤部位迁移，并产生修复损伤的蛋白质。

　　实际上，虽然人类从十多年前就能在培养皿中培育像大脑、内脏和肝脏这样的“微型器官”，但类心脏器官却一直是很大的挑战。

　　此前，科学家们已经制造出了3D心脏类器官，这种方法通常需要组装细胞和支架，就像用砖块和砂浆建造房子一样。但是，这些类器官不能像人类心脏那样对损害做出响应，因此往往不能作为良好的疾病模型。

　　“组织工程学在很多方面都非常有用，比如测量心脏收缩。”Mendjan说。但在自然界中，器官不是这样形成的。在胚胎时期，器官通过一个叫做自组织的过程自发地发育。在该过程中，细胞模块能相互作用，并随着器官结构的出现和生长四处移动和改变形状。

　　“自组织是自然界形成雪花晶体或鸟类群体行为的方式。这很难设计，因为似乎没有计划，但仍有一些非常有序和稳健的东西出现了。”他说，“器官的自组织更有活力，很多事情我们不了解。我们认为这种‘隐藏的魔法’式发展，是目前疾病没有被很好地建模的原因。”

　　对于此次创造出的迄今为止最真实的心脏类器官，Mendjan 表示，当其第一次看到它的时候，很惊讶这些心室可以自行形成。相比其他类器官，心脏类器官的成败显而易见，它会跳动。迄今为止，这颗“迷你心脏”已经在实验室中存活了3个多月，它将帮助科学家们了解心脏发育的前所未有的细节。

　　Mendjan说，它们还可能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。他引用诺贝尔物理学家理查德·费曼(Richard Feynman)的话说：你不能完全理解某些东西，除非你能重新创造它。

（编辑：威海站长网）

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