在美国,有人每40秒就有一次心脏病发作,然而研究人员还没有一个模型能完全模拟心脏病发作后人类心脏的情况。
南卡罗来纳州医科大学和克莱姆森大学的一个研究小组开发出了直径小于1毫米三维多细胞组织的人体心脏器官,这些器官或微组织的功能与它们的全尺寸对应物类似。在这种情况下,心脏器官模型实际上像人类心脏一样跳动和收缩。
这个模型使用诱导多能干细胞,几乎像“母细胞”,分裂和成熟成几种类型的心脏细胞相互作用和自我组装,形成器官。它与心脏病发作时发生的生理状况非常相似。这个模型基本上能够将心脏病发作的三维复杂特征,缩小到一个微组织模型中。
传统上,生物学家使用动物模型中的细胞,如小鼠或大鼠,来模拟正在研究的疾病。这些方法都有自己的缺点,有机物模型克服了这些缺点。
心脏器官样组织重建了人类心脏,与心脏病发作导致缺氧后发生的组织功能障碍非常相似。因为在心脏病发作后很难立即获得样本,所以对心脏病发作的了解大多来自于在最初缺氧很久之后所做的观察。有机物模型填补了这一空白,使缺氧后立即可视化。这有助于更好地理解细胞在短期内的反应。
这个模型也使研究人员能够测试心脏药物是否能改善心脏病发作的结果。这有也助于确定一种药物是否能有效地预防这种损伤,或者防止对缺氧的有害反应。该模型还可以提供一种方法来测试一种在健康心脏中安全的药物在患病心脏中是否也安全。这些信息可以指导医生在心脏病发作时对有先发心脏病的患者更适当地开药。
简言之,该模型为研究人员提供了对心脏病发作早期事件的理解,而这些事件是他们以前从未有过的。下一步还想研究患者的遗传学对其预后的影响。实验室目前正致力于从具有不同结果的患者的细胞中创造有机物模型。然后,这些器官可以帮助我们更全面地了解患者的特定基因特征如何影响其康复。
来源:DylanJ.Richardsetal,Humancardiacorganoidsforthe
modellingofmyocardialinfarctionanddrugcardiotoxicity,
NatureBiomedicalEngineering().
《血管与腔内血管外科杂志》
.06.15
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