科学家用干细胞成功培育迷你心脏组织!

近日，来自英国Gladstone研究所的研究团队发明了一种培育心脏组织的新方法，他们成功使用干细胞培育出了三维人体心脏组织。用干细胞培育出的组织能够用于模拟疾病和测试药物，这对心脏病治疗的精密医学发展来说是非常有意义的。和常用的心脏细胞培育三维组织的技术相比，这种新的培育方法大大降低了所需细胞的数量，是一种更简单、更高效、性价比更高的心脏组织培育方法。

2013年，就出现美国科学家就用人类干细胞培育出能够跳动的老鼠心脏。后来，著名生物医学杂志《PNAS》也上发表的一项相关基础研究，提出了与心脏功能紧密相关的理想结构和细胞比率。研究中运用了组织收缩的计算模型和结合微加工约束的总成力学，设计出人多能干细胞(hPSC)来源的均衡的、功能性的心脏微组织。、

2014年，来自京都大学的研究团队利用人类诱导多功能干细胞(ips细胞)首次成功培育了由心肌和血管等数种细胞组成的心脏组织细胞层。

2015年7月，来自加州大学伯克利分校的研究团队与Gladstone研究所的科学家合作，他们利用干细胞制备出跳动的心脏组织，同时创建了一种可以作为早期心脏发育模型，并将研究结果发表在《Nature Communications》杂志。

近日，来自英国的Gladstone研究所又在人造心脏组织上得到了突破性进展，研究的主要负责人是研究所高级研究员Bruce R Conklin和来自加州大学伯克利分校的Kevin E. Healy，相关的研究结果已经发表在著名杂志《Nature》子刊《Scientific Reports》上。

该研究的负责任之一、来自Conklin实验室的Nathaniel Huebsch认为:“我们使用这种可以不断复制的方法，成功培育了生物工程的微尺度心脏组织，这种方法不仅能够帮助科学家进一步研究心脏细胞，也这将促使研究者开发治疗心脏病的新方法。”

一般来说，用患者皮肤细胞来源的诱导多能干细胞(iPSCs)制备心脏细胞有助于为患者提供特定治疗方案，但同时也会遇到一些问题。由iPSCs制成的细胞相对不成熟，更类似于胚胎中的心脏细胞，和人体中的心脏细胞相比还有差距，这样的细胞一般不能正确预测药物对成人心脏细胞的影响。另外，用iPSCs制备心脏细胞还具有很大的挑战性，想要大量制备是比较困难的。

此项研究中的迷你心肌组织则可以解决这些问题。这种迷你心脏细胞可以拉伸成三维组织，刺激发育，同时可以更好地预测药物如何对成人心脏细胞的影响。与此前的技术相比，这种新的方法制备方法所需要的细胞要少一千倍，通过使用更少的细胞，却能让科学家得到更多实验样本。

在研究中，研究团队首先用iPSCs制备了心肌细胞和结缔组织细胞，随后，研究人员将这些细胞放入特殊的培养皿中。这种培养皿的形状如同狗骨头，通过独特的形状，促使细胞自组织塑造成细长的肌肉纤维。几天后，这些微型组织在结构和功能上都和心肌相类似了，研究人员发现这些迷你心肌组织的表现也更接近成人心脏组织。

研究的负责人之一Bruce Conklin认为:“这种技术的优点在于容易操作且稳定性高，让我们能培育出和正常组织拥有一样功能的三维微型组织。这种方法有着较高的可复制性，使用简单的模板就可以塑造出有固有特性的组织，这对心脏病疗法的研究有着重要意义。”