三维心脏类器官的生成

东京医科和牙科大学(TMDU)的研究人员使用小鼠胚胎干细胞来制造类似发育中的心脏的三维功能类心脏器官

心脏在体内的发育，或在生物体这是一个复杂的过程，传统上很难在体外或实验室中模拟。在一项新的研究中，东京医科和牙科大学(TMDU)的研究人员从小鼠胚胎干细胞中开发出了三维功能的心脏类器官细胞这与发育中的心脏非常相似。

心脏由多层组织组成，包括许多不同类型的细胞，包括心肌、结缔组织细胞和构成血管的细胞。这些细胞共同工作，以确保心脏的正常功能，从而不断地向身体其他部位供应新鲜的、含氧的血液。在实验室中研究各种形式的心脏病，并开发治疗这些疾病的新药物，需要与实际心脏非常相似的疾病模型。虽然已经做出了努力来产生心肌在体外，这些细胞呈团块状，没有在体内看到的组织结构。

“尽管心脏的功能看起来很简单，但它却是一个复杂的器官复杂的结构该研究的通讯作者Jiyoung Lee和Fumitoshi Ishino教授说。“为了达到这种复杂的结构水平，在发育过程中，心脏会暴露在无数的信号中。我们想利用我们对信号分子的了解心发展并制造出与正在发展中的心脏更接近的类心脏器官。”

为了实现他们的目标，研究人员在体内研究了参与心脏发育的因素，推测了蛋白成纤维细胞生长因子4 (FGF4)和一个由层粘连蛋白和entactin (LN/ET complex)组成的复合物，所有这些都已知在胚胎心脏中表达，是必要和充分的，以使心脏类器官和真正的胚胎心脏之间的结构相似。事实上,鼠标胚胎干细胞基于结构和分子分析，暴露于FGF4和LN/ET与发育中的心脏相当相似。

有趣的是，心脏类器官的发育过程密切反映了胚胎心脏在体内发育过程中的形态变化。进一步观察构成心脏类器官的细胞成分发现，胚胎心脏的细胞，包括所有四个腔室的细胞和传导系统的细胞，都存在于胚胎发育过程中的结构组织中。重要的是，心脏类器官具有与其在体内对应的功能特性。

“这些惊人的结果表明，我们的方法使用一个相当简单的协议提供了一个正在发育的心脏的仿生模型。这个工具可以帮助研究心脏发展过程中的分子过程，并在开发和测试新的药物心李教授和石野教授说。

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