日本科学家创造出功能性的心脏类器官

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2020-10-11 20:55:54

　　心脏类器官具有心房和心室样结构，也能够搏动。

　　心脏在体内的发育是一个复杂的过程，这一过程很难在体外或实验室中模拟。近日，来自日本东京医科和牙科大学（TMDU）的研究人员利用小鼠胚胎干细胞培养出了与胚胎心脏非常相似的功能性的三维心脏类器官。相关论文近日发表于《自然通讯》杂志。

　　心脏由多层组织组成，包含许多不同的细胞类型，如心肌细胞、结缔组织细胞和血管内皮细胞。这些细胞的协同工作确保了心脏的正常运转，并为身体其他部位提供源源不断的新鲜含氧血液。在实验室中研究不同心脏病并开发治疗这些疾病的新药物，需要与真正心脏非常相似的疾病模型。虽然人们已经在体外培养出了心肌细胞，但这些细胞并没有形成与实际心脏相同的组织结构。

　　该研究的通讯作者Jiyoung Lee教授和Fumitoshi Ishino教授说：“尽管心脏的功能看似简单，但其结构非常复杂。为了实现这种结构的复杂性，心脏在发育过程中会接受各种信号。我们希望能利用目前对这些信号分子的了解，构建更接近真正心脏的类器官。”

　　为实现此目标，研究人员研究了参与心脏发育的因子，如成纤维细胞生长因子4 （FGF4）和一种由层粘连蛋白和巢蛋白组成的复合物（LN/ET复合物）。这两种蛋白都在胚胎心脏中表达。研究人员推测，它们是实现心脏类器官与真实胚胎心脏间结构相似性的充要条件。事实也确实如此，根据结构和分子分析，暴露于FGF4和LN/ET的小鼠胚胎干细胞与发育中的心脏有极大相似性。

　　有趣的是，这个心脏类器官的发育过程大致反映了胚胎心脏在体内发育过程中的形态变化。它包含真正胚胎心脏四个心室及传导系统中的所有细胞。更重要的是，这种心脏类器官还具有与真正心脏相似的功能特性。

　　Lee教授和Ishino教授说：“我们用一种相当简单的方法创造了一个心脏仿生模型。这一工具可能有助于研究心脏发育中的分子过程，以及研发、测试用于对抗心脏病的新药物。”

　　编译：花花审稿：西莫责编：陈之涵

　　期刊来源：《自然通讯》

　　期刊编号：2041-1723

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