Nat Commun：利用迷你心脏模型有望开发出治疗人类先天性心脏缺陷的新型靶向性疗法

2021年9月29日 讯 /生物谷BIOON/ --先天性心脏缺陷构成了人类最常见的出生缺陷，然而，玉玉科学家们在体外准确模拟人类心脏的能力，他们对这些疾病起源的理解或许受到了极大限制；近日，一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“Self-assembling human heart organoids for the modeling of cardiac development and congenital heart disease”的研究报告中，来自密歇根州立大学等机构的科学家们通过研究创造了首个具有主要心脏细胞类型、血管组织和心室功能结构的微型人类心脏模型，相关研究结果有望帮助开发治疗先天性心脏病的新型疗法。

图片来源：https://www.nature.com/articles/s41467-021-25329-5

文章中，研究人员详细描述了如何利用这种新型心脏模型来研究人类先天性心脏缺陷（CHD），从而为治疗和预防性策略的开发提供新的思路和研究基础。研究者Aitor Aguirre教授说道，这篇文章中最令人激动的地方在于，我们使用此前已经建立的心脏类器官模型，首次研究并再现了母亲机体的糖尿病对发育中胚胎心脏的影响，这是引发先天性心脏缺陷的主要原因。这是朝着预防先天性心脏缺陷并开发新型疗法迈出的一大步；由于伦理原因，研究人员通常无法获取人类的胚胎心脏，因此对其的研究非常首先，研究人员主要对小鼠的胚胎心脏进行相关研究。有了此前研究中所开发的模拟心脏，这或许就不再是一个限制了，如今研究人员就能获取他们所需要研究的所有心脏组织。

文章中，研究人员使用人类多能干细胞进行研究，其类似于制造早期胚胎的细胞，同时研究人员通过化学操控和物理线索来“诱骗”其转变成心脏；这种胎儿大小尺寸的“迷你心脏”是干细胞组织功能研究的一大进步，其能帮助疾病研究并开发新型治疗手段。研究者Aguirre说道，随后我们利用这些迷你心脏来模拟儿童先天性心脏缺陷发生最常见的原因，即母亲患有糖尿病；当母亲是糖尿病患者时，婴儿患先天性心脏缺陷的风险会增加12倍，正常人群约为1%的概率，而糖尿病母亲所孕育的胎儿的概率则高达12%。有了这个最新的糖尿病诱发的先天性心脏缺陷模型，如今研究人员就能在人类模型中探索预防和治疗这种疾病的潜在治疗性手段。

在3D培养物中WNT信号的三步调节或会触发心脏类器官的形成。

图片来源：Lewis-Israeli, et al. Nat Commun 12, 5142 (2021).

doi：10.1038/s41467-021-25329-5

诸如此类研究此前仅限于诸如小鼠这样的动物，而对于模拟人类疾病却是有限的；研究者表示，创建体外人类器官模型是当前医学研究的一个梦想，而这同时促进科学家们向前迈出了重大的一步。这些模型能被用来研究人类健康和疾病生物学，从而促进开发新型疗法和药物来治疗多种人类疾病。此外，未来这项技术还将进一步发展，有一天研究人员或许会促进这些“构建体”生长到足以用于人体移植的程度。

综上，本文研究结果表明，研究人员所开发的类器官平台或能再现与先天性心脏缺陷相关的复杂代谢性障碍，而对孕前糖尿病诱发的先天性心脏缺陷的体外模型研究就证实了这一点。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Lewis-Israeli, Y.R., Wasserman, A.H., Gabalski, M.A. et al. Self-assembling human heart organoids for the modeling of cardiac development and congenital heart disease. Nat Commun 12, 5142 (2021). doi：10.1038/s41467-021-25329-5