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观看3D工程人体心脏组织节拍

研究人员已经开发出一种培养人体心脏组织的方法,可以作为心脏上腔室的模型,称为心房。源自人诱导的多能干细胞(hiPCS)的组织以类似于真实人类心房的方式跳动,表达基因并对药物作出反应。该模型于11月8日在干细胞报告杂志上发表,可用于评估心房颤动的疾病机制和药物 - 最常见的心律失常类型。

与标准2D培养相反,干细胞衍生的心肌细胞以这样的方式培养,即它们形成类似于心房肌的3D搏动心脏组织。具体地,细胞显示心房样基因表达,收缩力,收缩和松弛动力学,电生理学特性和对心房选择性药物的药理学反应。这组作者说,工程心脏组织可以作为人心房的模型,用于心房颤动的机械研究和临床前药物筛查。

“这是人类心房组织第一次在体外从主要无限的hiPSCs来源产生,”汉堡 - 埃彭多夫大学医学中心的第一作者Marta Lemme说。“这对于学术实验室和制药行业都很有用,因为为了测试潜在的新药,我们需要生成心房颤动的体外模型。其中第一步是获得类似于人心房肌细胞的细胞,”莱梅说。

Lemme和高级研究作者汉堡 - 埃彭多夫大学医学中心的Thomas Eschenhagen开始通过使用称为全反式维甲酸的维生素A代谢物从hiPSC产生心房样心肌细胞来实现这一目标。该技术涉及将从人类供体采集的血液或皮肤细胞遗传重编程为胚胎干细胞样状态,然后用全反式视黄酸处理这些未成熟细胞,将它们转化为心房样心肌细胞。

“但这项研究的新颖性是将hiPSC分化为心房心肌细胞与3D环境的结合,”Lemme说。“事实上,我们发现与标准2D培养相比,3D环境有利于向心房表型的分化。我们研究的一个特殊价值是我们的3D工程心脏组织与从分子上的患者获得的天然人类心房组织的直接比较和功能水平。“

全世界有超过3300万人患有心房颤动,并且患病率正在上升。心房中不协调的高频收缩会增加血栓,中风和心力衰竭的风险。不幸的是,现有的治疗如抗心律失常药物的功效有限并且可能引起不良反应。此外,由于难以分离和维持人心房心肌细胞或心肌细胞,新药的开发受到阻碍。动物模型具有有限的预测能力,因为它们不能准确地代表人心肌细胞的生理学。

“这些心房肌条代表了一种很好的机会来模拟盘子和试验药物的心房颤动,”Lemme说。“尽管如此,仍然可以改善与人类心房组织更高的相似性。对我们来说,下一步是测试各种诱发心律失常的方法,研究心房颤动电重构的机制并测试新的潜在药物。”

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