北京時(shí)間7月27日消息，據國外媒體27日報道，研究人員用干細胞制造出一個(gè)跳動(dòng)的小心臟，稱(chēng)這項技術(shù)可能給醫學(xué)帶來(lái)一場(chǎng)革命。這種新型心臟將用于藥物測試，讓研究人員有機會(huì )深入了解心臟的發(fā)育過(guò)程。這個(gè)小心臟有微室，可像一個(gè)全尺寸心臟一樣“跳動(dòng)”。
美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的研究人員同舊金山格萊斯頓研究所的科學(xué)家密切合作，培養出這個(gè)人工心臟。他們表示：“培養跳動(dòng)心臟組織的模板產(chǎn)生一個(gè)系統，它可用于早期心臟發(fā)育的一個(gè)模型和讓?xiě)言懈踩囊粋€(gè)藥物篩選工具。”
加利福尼亞大學(xué)伯克利分校生物工程學(xué)教授凱文-希利說(shuō)：“我們認為，這是第一個(gè)體外說(shuō)明人類(lèi)心室發(fā)育過(guò)程的實(shí)例。這項技術(shù)可能幫我們快速篩選出可能產(chǎn)生心臟先天缺陷的藥物，指導我們確認哪些藥物對孕婦具有危險。”
希利和格萊斯頓心血管病研究所資深研究員同時(shí)又是加利福尼亞大學(xué)舊金山分校醫學(xué)遺傳學(xué)、細胞和分子藥理學(xué)教授的布魯斯-康克林博士聯(lián)合開(kāi)展了這項研究?！蹲匀煌ㄓ崱冯s志刊登了這項研究。這些研究人員用生物化學(xué)和生物物理學(xué)線(xiàn)索提示干細胞分化和自我組織成微室等微米級心臟組織。
為檢測將該系統用作藥物篩選工具的可能性，他們將這些分化細胞暴露在沙利度胺中。沙利度胺是一種產(chǎn)生嚴重出生缺陷的藥物。這些研究人員發(fā)現，在正常的治療劑量下，沙利度胺使微室出現異常發(fā)育，引發(fā)許多問(wèn)題，例如微室變小和肌肉收縮。另外，相比沒(méi)有暴露在沙利度胺中的心臟組織，暴露其中的微室心率降低。
康克林說(shuō)：“每年有28萬(wàn)名孕婦暴露在可能造成胎兒危險的藥物中。最經(jīng)常報告的出生缺陷和心臟有關(guān)。產(chǎn)生心臟缺陷的可能性最受關(guān)注，因為它決定了孕期的藥物安全。”這些研究人員指出，雖然這項研究關(guān)注于心臟組織，但用這項技術(shù)研究其他器官發(fā)育的可能性也很大。
希利說(shuō)：“我們的研究主要集中在早期心臟發(fā)育上，但人類(lèi)多功能干細胞發(fā)展格局的基本原則和隨后出現的細胞分化都可能產(chǎn)生大量不同的組織，為我們了解胚胎發(fā)生以及組織形態(tài)發(fā)生提供重要線(xiàn)索。”
希利和加利福尼亞大學(xué)伯克利分校其他研究人員首次對外公布了一個(gè)跳動(dòng)人類(lèi)心臟細胞的系統，它可能用于篩選藥物毒性。不到4個(gè)月后，希利又獲得這一具有里程碑意義的重大發(fā)現。在這項新研究中，科學(xué)家先用成年人皮膚組織進(jìn)行了干細胞基因重組，模擬了人類(lèi)組織的形成，然后培養出具有跳動(dòng)人類(lèi)心臟細胞的小室。
康克林在格拉斯頓的實(shí)驗室為這項研究提供了這些人類(lèi)誘導多功能干細胞。該實(shí)驗室是一個(gè)一個(gè)獨立的非營(yíng)利性生命科學(xué)研究機構，和加利福尼亞大學(xué)舊金山分校有合作關(guān)系。
這些研究人員將未分化的干細胞放到一個(gè)有循環(huán)圖案的表面上。這個(gè)表面有助于物理上調節細胞分化和生長(cháng)。兩周結束時(shí)，這些開(kāi)始于一個(gè)二維表面環(huán)境的細胞以脈動(dòng)微室的形式呈現出一個(gè)3D結構。
另外，這些細胞進(jìn)行自我組織。這取決于它們放在表面周邊還是中央。相比表面中央的細胞，邊緣細胞經(jīng)歷了更大的機械壓力和張力，好像更像形成結締組織膠原蛋白的纖維母細胞。相比之下，中央細胞發(fā)育成心肌細胞。
研究報告主要作者同時(shí)又是加利福尼亞大學(xué)伯克利分校生物工程學(xué)博士后研究生的馬珍（ZhenMa音譯）說(shuō)：“這種空間分化自然出現在生物學(xué)中，但我們在體外演示了這一過(guò)程。這種有限的幾何圖案為引導心臟分化和一個(gè)跳動(dòng)微室的形成提供了生物化學(xué)和生物物理學(xué)線(xiàn)索。”
開(kāi)展這項新研究的科學(xué)家表示，制造早期心臟發(fā)育的模型很難在培養皿和組織培養板上完成。該研究領(lǐng)域通常和不同發(fā)育階段動(dòng)物的解剖有關(guān)，目的是弄清楚器官的形成以及發(fā)育過(guò)程出錯的原因。
希利指出：“我們在研究中使用了源自病人的人類(lèi)多功能干細胞，這意味著(zhù)該研究領(lǐng)域的巨大變化。以前有關(guān)心臟微室的研究主要使用老鼠的心肌細胞。但對人類(lèi)疾病來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)存在缺陷的模型。”
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