使用人類多能干細(xì)胞，科學(xué)家們創(chuàng)造了心臟類器官——稱為心形——自發(fā)組織自身形成一個(gè)空心腔。他們的研究發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上。1
什么是類器官?
類器官，通常被稱為“微型器官”，是生物醫(yī)學(xué)研究中的有用工具，因?yàn)樗鼈兲峁┝私橛?2D 細(xì)胞培養(yǎng)和動(dòng)物模型之間的中間建模平臺(tái)。它們可用于研究某些疾病的分子基礎(chǔ)，測(cè)試藥物對(duì)組織的影響以及研究發(fā)育生物學(xué)。
“我們需要心臟類器官來(lái)了解人類發(fā)育并了解人類先天性心臟缺陷是如何產(chǎn)生的。2% 的兒童患有先天性心臟缺陷，但我們不知道為什么，” Mendjan的生物學(xué)家兼小組負(fù)責(zé)人 Sasha Mendjan 博士解釋說(shuō)維也納奧地利科學(xué)院實(shí)驗(yàn)室。“我們還需要心臟類器官來(lái)開始模擬成人疾病，例如梗塞對(duì)心臟的傷害、抗癌藥物、污染的影響、等。”
為自組織交換支架
用于產(chǎn)生人造心臟組織的傳統(tǒng)生物工程方法依賴于細(xì)胞支架的使用。這種創(chuàng)建它們的結(jié)構(gòu)化方法并沒(méi)有反映心臟發(fā)育過(guò)程中體內(nèi)發(fā)生的自然過(guò)程，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)異常。這使得科學(xué)家很難對(duì)真實(shí)心臟組織中發(fā)生的情況進(jìn)行建模，Mendjan 解釋說(shuō)：“工程系統(tǒng)擅長(zhǎng)測(cè)量電輸出或直接肌肉力量，但之前提到的所有方面都無(wú)法建模。” 他解釋說(shuō)，器官如何發(fā)育與最終產(chǎn)品一樣重要。
Mendjan 及其同事決定嘗試一種不同的方法來(lái)生成心臟類器官，這種方法反映了心臟組織自然發(fā)育中發(fā)生的分子機(jī)制。他們專注于自組織，自組織被定義為給定系統(tǒng)在時(shí)間和空間上的整體秩序的出現(xiàn)，這是由其各個(gè)組成部分的集體相互作用產(chǎn)生的。2“自組織是細(xì)胞如何隨著時(shí)間的推移重新排列和變化，因?yàn)樗鼈兘M裝成類似于真實(shí)組織部分的結(jié)構(gòu)，”Mendjan 描述道。他強(qiáng)調(diào)，它可以在自然界中目睹;考慮雪花的形狀，或者鳥群中的行為。“這很難在細(xì)胞中進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)樗坪鯖](méi)有計(jì)劃，但仍然會(huì)出現(xiàn)一些非常有序和強(qiáng)大的東西，”他補(bǔ)充道。
科學(xué)家們鼓勵(lì)人類多能干細(xì)胞 (hPSC) 自組織的方法是按特定順序激活參與心臟發(fā)育的六種已知信號(hào)通路： 激活素、骨形態(tài)發(fā)生蛋白 (BMP)、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子 (FGF)、視黃酸和 Wnt。“其他人過(guò)去只使用這些信號(hào)的一個(gè)子集，因?yàn)槿藗冋J(rèn)為并非所有信號(hào)在這道菜中都是必不可少的，”Mendjan 解釋說(shuō)。他們還選擇不使用細(xì)胞外基質(zhì)支架 (ECM) 蛋白來(lái)形成類器官。
標(biāo)簽： 科學(xué)家
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