科學家用干細胞制造自組織的迷你心臟
使用人類多能干細胞，科學家們創(chuàng)造了心臟類器官——稱為心形——自發(fā)組織自身形成一個空心腔。他們的研究發(fā)表在《細胞》雜志上。1
什么是類器官?
類器官，通常被稱為“微型器官”，是生物醫(yī)學研究中的有用工具，因為它們提供了介于 2D 細胞培養(yǎng)和動物模型之間的中間建模平臺。它們可用于研究某些疾病的分子基礎，測試藥物對組織的影響以及研究發(fā)育生物學教資網(wǎng)課資源公眾號。
“我們需要心臟類器官來了解人類發(fā)育并了解人類先天性心臟缺陷是如何產(chǎn)生的。2% 的兒童患有先天性心臟缺陷，但我們不知道為什么，” Mendjan的生物學家兼小組負責人 Sasha Mendjan 博士解釋說維也納奧地利科學院實驗室?！拔覀冞€需要心臟類器官來開始模擬成人疾病，例如梗塞對心臟的傷害、抗癌藥物、污染的影響、等?！?/p>
為自組織交換支架
用于產(chǎn)生人造心臟組織的傳統(tǒng)生物工程方法依賴于細胞支架的使用。這種創(chuàng)建它們的結構化方法并沒有反映心臟發(fā)育過程中體內(nèi)發(fā)生的自然過程，從而導致結構異常。這使得科學家很難對真實心臟組織中發(fā)生的情況進行建模，Mendjan 解釋說：“工程系統(tǒng)擅長測量電輸出或直接肌肉力量，但之前提到的所有方面都無法建模?！?他解釋說，器官如何發(fā)育與最終產(chǎn)品一樣重要。
Mendjan 及其同事決定嘗試一種不同的方法來生成心臟類器官，這種方法反映了心臟組織自然發(fā)育中發(fā)生的分子機制。他們專注于自組織，自組織被定義為給定系統(tǒng)在時間和空間上的整體秩序的出現(xiàn)，這是由其各個組成部分的集體相互作用產(chǎn)生的。2“自組織是細胞如何隨著時間的推移重新排列和變化，因為它們組裝成類似于真實組織部分的結構，”Mendjan 描述道。他強調(diào)，它可以在自然界中目睹;考慮雪花的形狀，或者鳥群中的行為?！斑@很難在細胞中進行設計，因為似乎沒有計劃，但仍然會出現(xiàn)一些非常有序和強大的東西，”他補充道。
科學家們鼓勵人類多能干細胞 (hPSC) 自組織的方法是按特定順序激活參與心臟發(fā)育的六種已知信號通路： 激活素、骨形態(tài)發(fā)生蛋白 (BMP)、成纖維細胞生長因子 (FGF)、視黃酸和 Wnt。“其他人過去只使用這些信號的一個子集，因為人們認為并非所有信號在這道菜中都是必不可少的，”Mendjan 解釋說。他們還選擇不使用細胞外基質(zhì)支架 (ECM) 蛋白來形成類器官。
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