培养皿中的微型心脏

慕尼黑工业大学

这些 "心外膜"（epicardioids）--多能干细胞制成的有机体--只有0.5毫米大小。研究人员可以用它们在实验室中模拟人类心脏的发育过程，研究遗传性心脏病。资料来源：慕尼黑工业大学

慕尼黑工业大学（TUM）的一个研究小组诱导干细胞模拟人类心脏的发育过程。结果产生了一种被称为类器官的 "微型心脏"。它将允许研究我们心脏最早的发育阶段，并促进对疾病的研究。

人类心脏大约在受孕三周后开始形成。这使得心脏发育的早期阶段，妇女往往还不知道自己已经怀孕。这也是我们对心脏如何形成的许多细节仍然知之甚少的原因之一。动物实验的结果并不能完全应用于人类。德国慕尼黑工业大学开发的类器官可能会对研究人员有所帮助。

一个由35000个细胞组成的球

与心血管疾病再生医学教授亚历山德拉-莫雷蒂（Alessandra Moretti）合作的团队开发出了一种利用多能干细胞制造 "迷你心脏 "的方法。大约 35000 个细胞在离心机中旋转成球形。在几周的时间里，按照固定的方案向细胞培养物中添加不同的信号分子。

"亚历山德拉-莫雷蒂（Alessandra Moretti）解释说："通过这种方式，我们模拟了体内控制心脏发育程序的信号通路。该研究小组现已将其研究成果发表在《自然-生物技术》（Nature Biotechnology）杂志上，相关研究报告也发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。

史上首个 "心外膜

由此产生的有机体直径约为半毫米。虽然它们不会泵血，但可以受到电刺激，并能像人类心室一样收缩。莫雷蒂教授和她的团队是世界上第一批成功制造出同时含有心肌细胞（心肌细胞）和心壁外层细胞（心外膜）的类器官的研究人员。在心脏类器官年轻的历史上--首个类器官于2021年被描述--研究人员之前只创造了含有心肌细胞和心壁内层（心内膜）细胞的类器官。

"要了解心脏是如何形成的，心外膜细胞起着决定性作用，"该研究的第一作者安娜-迈尔博士（Anna Meier）说。"心脏中的其他细胞类型，例如连接组织和血管，都是由这些细胞形成的。心外膜在形成心腔方面也起着非常重要的作用"。研究小组将这种新的有机体命名为 "心外膜"，非常恰当。

发现新细胞类型

除了制造有机体的方法，研究小组还报告了他们的首次新发现。通过对单个细胞的分析，他们确定最近才在小鼠体内发现的一种前体细胞在类器官发育的第七天左右形成。心外膜就是由这些细胞形成的。"莫雷蒂教授说："我们认为，这些细胞也存在于人体中--即使只有几天。

莫雷蒂教授说："这些发现还可能为胎儿心脏为什么能够自我修复提供线索，而这种能力在成人心脏中几乎是完全不存在的。这些知识有助于找到治疗心脏病发作和其他疾病的新方法。

生产 "个性化的类器官

研究小组还表明，器官组织可用来研究个别病人的疾病。研究人员利用一名努南综合征患者的多能干细胞，在培养皿中培育出了模拟该疾病特征的类器官。未来几个月，研究小组计划使用类似的个性化类器官研究其他先天性心脏缺陷。

有了在类器官中模拟心脏疾病的可能性，将来就可以直接在类器官上测试药物。"亚历山德拉-莫雷蒂（Alessandra Moretti）说："可以想象，在开发药物时，这种测试可以减少对动物实验的需求。

研究人员已经为心脏器官模型的制作过程注册了一项国际专利。Epicardioid模型是TUM的多个类器官项目之一。在类器官系统中心，来自不同院系和教研室的工作组将开展合作。他们将利用最先进的成像和细胞分析技术对胰腺、大脑和心脏类器官进行跨学科研究，以研究器官的形成、癌症和神经退行性疾病，并利用人体三维系统实现医学进步。

(责任编辑：泉水)

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