类器官上首次培育出功能性心脏瓣膜:仅邮票大小,能模拟真实病变过程
速读:这些模型仅有邮票大小,却能够模拟真实心脏瓣膜的发育与病变过程。
此类研究通常依赖于动物模型,因为研究人员可以研究生长速度远快于人类(人类心脏瓣膜完全发育需要近10周)的心脏瓣膜的发育过程。
但人类瓣膜与动物瓣膜仍有一定差异,要研究人类瓣膜疾病,类器官的心脏瓣膜就成为了更优选择。
随后,研究团队通过设计各种方法来刺激瓣膜生长,例如模拟作用于真实心脏的各种力、模拟血液的流动介质、模拟心脏瓣膜内皮细胞的内皮培养物,甚至还设计了一组磁珠,这些磁珠可以模拟肌肉收缩。
IT之家 8 月 12 日消息,由匹兹堡大学医学院细胞生物学系副教授 Guang Li 领导的研究团队,首次在类器官(人类心脏腔室的微型简化版本)上 成功培育出心脏瓣膜 。这些模型仅有邮票大小,却能够模拟真实心脏瓣膜的发育与病变过程。
这项研究于 8 月 11 日发表在《细胞 · 干细胞》(Cell Stem Cell)杂志上,朝着更好地理解和治疗多种严重心脏疾病迈出重要一步。
此类研究通常依赖于动物模型,因为研究人员可以研究生长速度远快于人类(人类心脏瓣膜完全发育需要近 10 周)的心脏瓣膜的发育过程。但人类瓣膜与动物瓣膜仍有一定差异,要研究人类瓣膜疾病,类器官的心脏瓣膜就成为了更优选择。
为了构建模型,研究团队在心脏组装体(由两种不同类型的心肌细胞组合而成的类器官)表面培育出了一个瓣膜。随后,研究团队通过设计各种方法来刺激瓣膜生长,例如模拟作用于真实心脏的各种力、模拟血液的流动介质、模拟心脏瓣膜内皮细胞的内皮培养物,甚至还设计了一组磁珠,这些磁珠可以模拟肌肉收缩。
有了能够模拟心脏瓣膜的类器官,研究团队便拥有了一个可用于研究四种瓣膜疾病的模型,其中包括二尖瓣脱垂(MVP)等遗传性疾病。
当研究团队引入与该疾病相关的突变时, 发育中的瓣膜表现出二尖瓣脱垂的迹象 。在其他情况下,研究人员模拟或引入损伤,成功模拟人一生中可能因瓣膜钙化、冷冻损伤以及低血糖和糖尿病并发症等原因造成的瓣膜损伤。
该团队还建立了后天性缺陷的模型,并将继续探索治疗方法。接下来,团队计划增加其组装类器官的复杂性,使其具有两个腔室,并将瓣膜生长在腔室内部而非表面,以更好地模拟真实的人类心脏。
IT之家附论文链接:
https://doi.org/10.1016/j.stem.2026.07.011