可自主跳动的人类自组织心脏类器官培育成功

近日，奥地利科学院分子生物技术研究所的科学家们取得了重大突破，他们成功利用人类多能干细胞培育出了一种名为“类心脏”的“迷你”心脏类器官。这一创新成果被描述为心脏病研究的重大转折点，已经在著名的《细胞》杂志上公开发表。

长期以来，缺乏一个能够真实反映人类心脏生理反应的研究模型一直是科研人员面临的一大挑战。以往的3D心脏类器官在模拟人类心脏损伤反应时存在诸多差异，无法作为理想疾病模型。此次的研究突破为我们带来了全新的视角。

研究团队的负责人萨沙门德詹解释道：“要让体外组织具备真实的生理特性，就必须经历与器官自然形成过程相似的阶段。”在胚胎的发育过程中，器官通过自组织过程自行发育。在这个过程中，细胞间的相互作用至关重要，它们随着器官结构的出现和生长而移动并改变形态。

此次研究中，科学家们通过激活所有参与胚胎心脏发育的六个已知信号通路，成功诱导干细胞自行组织。经过一周的分化过程，这些类器官形成了一个具有封闭空腔的3D结构一个相当于人类心脏发育初期的“迷你”心脏。这一阶段的类心脏只有一个心室，类似于成熟心脏的左心室。整个类器官直径约为2毫米，包含了该发育阶段的主要细胞类型，如心肌细胞、上皮细胞、成纤维细胞和心外膜。

更令人兴奋的是，这个“迷你”心脏不仅拥有一个清晰的心室，还可以模拟真实心脏的跳动功能，每分钟跳动频率在正常的婴儿心率范围内（即每分钟跳动约60至100次）。这充分证明这些类器官不仅在结构上与人类心脏相似，还在功能上具有很高的模拟度。

为了进一步验证其潜力，研究团队还测试了这种心脏类器官在组织损伤时的反应。他们模拟心脏病发作的情况，使用冰冷的钢棒杀死部分细胞以观察其反应。结果显示，这些类器官中的心脏成纤维细胞开始迁移到受损部位并产生修复损伤的蛋白质。这为未来的心脏病治疗策略提供了新的启示。

未来，该研究团队计划培育出更加复杂、具有多个腔室的心脏类器官模型。许多先天性心脏病发生在心脏多个腔室开始形成的阶段。这种多腔模型将帮助科学家们更深入地了解胎儿心脏缺陷的形成机制，并为未来的预防和治疗策略提供重要依据。这一研究不仅为心脏病患者带来了希望，也为生物医学领域的发展开辟了新的道路。