近日，東京醫(yī)科牙科大學(xué)（TMDU）的研究人員使用小鼠胚胎干細胞構(gòu)建出了類似于正在發(fā)育的心臟的三維功能性類器官。

在活體中研究心臟的發(fā)育是一個復(fù)雜的過程，傳統(tǒng)上很難在體外或在實驗室中模擬。在這項新的研究中，東京醫(yī)科牙科大學(xué)（TMDU）的研究人員從小鼠胚胎干細胞開發(fā)了三維功能性心臟類器官，該類器官與發(fā)育中的心臟非常相似。

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心臟由多層組織組成，包括許多不同的細胞類型，包括工作中的心肌，結(jié)締組織細胞和組成血管的細胞。這些細胞協(xié)同工作，以確保心臟的正常運作，從而向身體的其他部位不斷供應(yīng)新鮮的含氧血液。在實驗室研究各種形式的心臟病并開發(fā)治療這些疾病的新藥需要與實際心臟非常相似的疾病模型。盡管已經(jīng)努力在體外產(chǎn)生心肌細胞，但是這些細胞往往以團塊形式存在，而不會形成體內(nèi)常見到的組織。

研究作者說：“盡管心臟的功能看似簡單，但它卻是一個復(fù)雜的器官，其結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。要達到這種結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性水平，在心臟發(fā)育過程中，心臟會暴露出無數(shù)種信號。我們想利用我們在心臟發(fā)育過程中對信號分子的了解，產(chǎn)生出更加符合心臟發(fā)育特征的類器官。 ”

為了實現(xiàn)他們的目標(biāo)，研究人員研究了體內(nèi)心臟發(fā)育所涉及的因素，并推測蛋白質(zhì)成纖維細胞生長因子4（FGF4）以及由層粘連蛋白和actactin組成的復(fù)合物（LN / ET復(fù)合物）都是已知在胚胎心臟中表達，對于使心臟類器官和實際胚胎心臟之間的結(jié)構(gòu)相似是必要和充分的?；诮Y(jié)構(gòu)和分子分析，暴露于FGF4和LN / ET的小鼠胚胎干細胞與發(fā)育中的心臟顯示出相當(dāng)?shù)南嗨菩浴?br/>
有趣的是，心臟類器官的發(fā)育過程密切反映了體內(nèi)胚胎心臟發(fā)育過程中的形態(tài)變化。仔細觀察構(gòu)成心臟類器官的細胞成分，發(fā)現(xiàn)胚胎心臟的細胞，包括所有四個腔室以及傳導(dǎo)系統(tǒng)的細胞，都存在于胚胎發(fā)育過程中看到的結(jié)構(gòu)組織中。重要的是，心臟類器官具有接近其體內(nèi)對應(yīng)物的功能特性。

“這些結(jié)果表明，我們提供了相當(dāng)簡單的方案，最終得到了心臟發(fā)育的仿生模型。該工具可能有助于研究心臟發(fā)育過程中的分子過程，以及開發(fā)和測試針對心臟病的新藥研發(fā)”。（世聯(lián)博研(Bioexcellence) 世聯(lián)博研Bioexcellence）