心臟病每年導致1800萬人死亡，但新療法的開發(fā)面臨瓶頸，且到目前為止，還沒有整個人類心臟的生理模型。現(xiàn)在，奧地利科學院分子生物技術研究所（IMBA）研究團隊培育出第一個生理類器官模型，該模型包括所有主要的心臟發(fā)育結構，使科學家能夠推進藥物開發(fā)、毒理學研究。研究成果發(fā)表在28日的《細胞》雜志上。
2021年，研究人員曾展示了第一個由人類誘導多能干細胞形成的腔室狀類器官心臟模型。這些自組織心臟類器官或心形器官，概括了胚胎發(fā)生早期心臟左心室的發(fā)育。這是因為大多數(shù)成人疾病都會影響左心室，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)至關重要。
此次新研究中，IMBA團隊擴展了以前的工作，首先單獨推導出了每個發(fā)育中的心臟結構的類器官模型。他們讓所有這些類器官共同發(fā)育，以期得到一個像早期人類心臟一樣協(xié)調(diào)跳動的心臟模型。
在左心室和右心室以及心房類器官一起生長后，研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn)，電信號（心臟通過各種離子交換產(chǎn)生電流）從心房傳播到左心室，然后傳播到右心室，就像動物早期胎兒心臟發(fā)育一樣。這是研究人員首次在人類心臟模型中觀察到這一基本過程。
在原理驗證中，團隊建立了一個缺陷篩查平臺，研究了已知的致畸劑和突變?nèi)绾瓮瑫r影響數(shù)百種心臟類器官；此外，團隊還發(fā)現(xiàn)3個心臟轉(zhuǎn)錄因子基因的突變，導致了人類發(fā)育中可見的腔室特異性缺陷。
未來，這一多腔心臟類器官亦可用于毒理學研究，開發(fā)具有心腔特異性作用的新藥；而從患者來源干細胞開發(fā)出的心臟類器官，還將有助對發(fā)育缺陷的了解、治療和預防。
