《Cell》類器官再突破!幹細胞養出會跳動人工心臟 助先天心臟病研究

2021/05/24
《Cell》類器官再突破!幹細胞養出會跳動人工心臟 助先天心臟病研究
近(21)日,奧地利科學院(Austrian Academy of Sciences)團隊於知名期刊《Cell》線上,發表幹細胞類器官(organoid)的最新研究。他們在實驗室的培養皿中,把人類幹細
近(21)日,奧地利科學院(Austrian Academy of Sciences)團隊於知名期刊《Cell》線上,發表幹細胞類器官(organoid)的最新研究。他們在實驗室的培養皿中,把人類幹細胞在無需外加支架(scaffold)下,成功培養成人類迷你心臟類器官,且具有分腔室、能節律跳動的特性,成為迄今最接近真實心臟的類器官成果之一。
 
研究團隊目前做出的心臟類器官,體積僅有芝麻粒大。他們將細胞浸潤在涵蓋人類胚胎心臟早期發育的特定配方中,包括會與細胞表面受體(receptor)結合、驅動心臟細胞分化的蛋白質和分子。
 
經過一週的培養後,這些幹細胞在不額外加入支架的情形下,自行分化成形似心臟腔室的結構,還能夠產生類似於人類心臟的節律收縮。研究團隊表示,這些幹細胞的成形看似毫無章法,但背後仍有相當的規劃和穩定機制在運作,其中的奧秘可能就是現在心臟模型無法很好的被模型化的原因。
 
研究團隊又進一步研究心臟類器官對心臟細胞受損的反應,例如心臟病發作(heart attack)導致心臟損傷。他們利用冷凍的金屬棒,造成類器官局部凍傷,結果發現與傷口癒合相關的細胞,會立即移動到患處,例如纖維母細胞(fibroblasts)會分泌與傷口修復相關的蛋白質。
 
研究團隊表示,因為他們通常無法直接對人類胚胎進行研究,因此這個領域一直很困難。透過心臟類器官,將能提供研究的替代方案(workaround),使醫師和科學家得以鑽研人類心臟的早期發育機制,以及先天性心臟缺陷發生的成因,這也有利於未來相關的療法策略。
 
接下來,他們將會繼續朝向多腔室的心臟類器官培養繼續研究,讓類器官和人類心臟的真實樣貌越來越貼近,也幫助科學家和醫生,更了解人類心臟缺陷是如何在胎兒階段發生。
 
參考資料:
https://www.biospace.com/article/tiny-beating-hearts-developed-by-stem-cells-help-scientists-understand-how-congenitcal-defects-occur/
研究原文:
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00537-7
 
(編譯 / 吳培安)