首次成功培养含有腔室的心脏类器官模型

每年约有1800万人死于心血管疾病，是全球第一大杀手。先天性心脏病是儿童中最普遍的出生缺陷。当前开发再生疗法和探究心脏畸形的主要瓶颈是缺少人心脏生理模型。在过去的十年中，类器官培养领域已经极大的促进了生物医学研究的速度，例如肠道、肺组织、大脑、眼睛、胰岛、肝脏以及皮肤等组织类器官培养。

而心脏是最后一个缺少这种组织自组装模型的器官，也是最难攻克的器官【1-2】。

尽管利用组织工程学的方法已经成功构建了人工心脏组织【3-4】。利用人或者小鼠多能干细胞进行3D培养出了包含有心肌细胞和其他心脏构成细胞的微型球状模型也已经实现【4-7】。这些技术都有利于进行药物筛选等研究。然而仍然缺乏能够自组装的心脏培养模型。

2020年7月6日，来自奥地利科学院分子生物技术研究所Sasha Mendjan团队在bioRxiv 上发表了题为Cardioidsreveal self-organizing principles of human cardiogenesis 的文章。该文章报道了一种新型自组装心脏类器官培养方法（self-organizing“cardioids” with in vivo-like architecture）。

该研究利用人多能干细胞培养出了能自我组装的包含心腔的心脏类器官。作者发现心脏类器官自我组装受到多种信号控制。WNT-BMP信号传导通过转录因子HAND1介导腔室形成。WNT-VEGF信号调控内皮细胞形态与心肌腔形态形成。

                                                            新型心脏类器官培养流程

这项研究是首次报道可以在培养皿中实现心形心脏类器官培养，并且不需要添加细胞外基质进行培养。该自组装心脏类器官培养可实现内皮层、外部心外膜层以及心肌层结构形成（endothelial，epicardial，myocardial morphogenesis），形成类似心腔的结构。

                                                              心脏类器官培养成像

自组装心脏类器官的成功培养为先天性心脏病的研究提供了极好的平台，为药物发现和再生医学开辟了新途径。

                                                                    心脏类器官荧光成像

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