科学家用干细胞制造自组织的迷你心脏

类器官，通常被称为“微型器官”，是生物医学研究中的有用工具，因为它们提供了介于 2D 细胞培养和动物模型之间的中间建模平台。它们可用于研究某些疾病的分子基础，测试药物对组织的影响以及研究发育生物学。

“我们需要心脏类器官来了解人类发育并了解人类先天性心脏缺陷是如何产生的。2% 的儿童患有先天性心脏缺陷，但我们不知道为什么，” Mendjan的生物学家兼小组负责人 Sasha Mendjan 博士解释说维也纳奥地利科学院实验室。“我们还需要心脏类器官来开始模拟成人疾病，例如梗塞对心脏的伤害、抗癌药物、污染的影响、等。”

为自组织交换支架

用于产生人造心脏组织的传统生物工程方法依赖于细胞支架的使用。这种创建它们的结构化方法并没有反映心脏发育过程中体内发生的自然过程，从而导致结构异常。这使得科学家很难对真实心脏组织中发生的情况进行建模，Mendjan 解释说：“工程系统擅长测量电输出或直接肌肉力量，但之前提到的所有方面都无法建模。” 他解释说，器官如何发育与最终产品一样重要。

Mendjan 及其同事决定尝试一种不同的方法来生成心脏类器官，这种方法反映了心脏组织自然发育中发生的分子机制。他们专注于自组织，自组织被定义为给定系统在时间和空间上的整体秩序的出现，这是由其各个组成部分的集体相互作用产生的。2“自组织是细胞如何随着时间的推移重新排列和变化，因为它们组装成类似于真实组织部分的结构，”Mendjan 描述道。他强调，它可以在自然界中目睹;考虑雪花的形状，或者鸟群中的行为。“这很难在细胞中进行设计，因为似乎没有计划，但仍然会出现一些非常有序和强大的东西，”他补充道。

科学家们鼓励人类多能干细胞 (hPSC) 自组织的方法是按特定顺序激活参与心脏发育的六种已知信号通路： 激活素、骨形态发生蛋白 (BMP)、成纤维细胞生长因子 (FGF)、视黄酸和 Wnt。“其他人过去只使用这些信号的一个子集，因为人们认为并非所有信号在这道菜中都是必不可少的，”Mendjan 解释说。他们还选择不使用细胞外基质支架 (ECM) 蛋白来形成类器官。

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