心臟病每年導(dǎo)致1800萬(wàn)人死亡，但新療法的開(kāi)發(fā)面臨瓶頸，且到目前為止，還沒(méi)有整個(gè)人類(lèi)心臟的生理模型。現(xiàn)在，奧地利科學(xué)院分子生物技術(shù)研究所（IMBA）研究團(tuán)隊(duì)培育出第一個(gè)生理類(lèi)器官模型，該模型包括所有主要的心臟發(fā)育結(jié)構(gòu)，使科學(xué)家能夠推進(jìn)藥物開(kāi)發(fā)、毒理學(xué)研究。研究成果發(fā)表在28日的《細(xì)胞》雜志上。
2021年，研究人員曾展示了第一個(gè)由人類(lèi)誘導(dǎo)多能干細(xì)胞形成的腔室狀類(lèi)器官心臟模型。這些自組織心臟類(lèi)器官或心形器官，概括了胚胎發(fā)生早期心臟左心室的發(fā)育。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)成人疾病都會(huì)影響左心室，左心室將含氧血液泵入全身。但先天性缺陷也會(huì)影響其他心臟區(qū)域，這些區(qū)域?qū)⒑途S持血液循環(huán)至關(guān)重要。
此次新研究中，IMBA團(tuán)隊(duì)擴(kuò)展了以前的工作，首先單獨(dú)推導(dǎo)出了每個(gè)發(fā)育中的心臟結(jié)構(gòu)的類(lèi)器官模型。他們讓所有這些類(lèi)器官共同發(fā)育，以期得到一個(gè)像早期人類(lèi)心臟一樣協(xié)調(diào)跳動(dòng)的心臟模型。
在左心室和右心室以及心房類(lèi)器官一起生長(zhǎng)后，研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn)，電信號(hào)（心臟通過(guò)各種離子交換產(chǎn)生電流）從心房傳播到左心室，然后傳播到右心室，就像動(dòng)物早期胎兒心臟發(fā)育一樣。這是研究人員首次在人類(lèi)心臟模型中觀察到這一基本過(guò)程。
在原理驗(yàn)證中，團(tuán)隊(duì)建立了一個(gè)缺陷篩查平臺(tái)，研究了已知的致畸劑和突變?nèi)绾瓮瑫r(shí)影響數(shù)百種心臟類(lèi)器官；此外，團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)3個(gè)心臟轉(zhuǎn)錄因子基因的突變，導(dǎo)致了人類(lèi)發(fā)育中可見(jiàn)的腔室特異性缺陷。
未來(lái)，這一多腔心臟類(lèi)器官亦可用于毒理學(xué)研究，開(kāi)發(fā)具有心腔特異性作用的新藥；而從患者來(lái)源干細(xì)胞開(kāi)發(fā)出的心臟類(lèi)器官，還將有助對(duì)發(fā)育缺陷的了解、治療和預(yù)防。
