血管化心脏类器官构建的关键技术与应用前景2025-10-28 08:40:30
在适当的条件下自发形成细胞团或球状聚集体，这些聚集体提供了细胞间的相互作用和信号传导的基础；与此同时，通过添加表皮生长因子、转化生长因子-β、成纤维细胞生长因子、视黄酸或骨形态发生蛋白等生长因子来调控Wnt、Notch、BMP等信号通路以引导细胞分化和组织特化，形成具有特定结构和功能的心脏类器官。在血管化过程中，血管内皮生长因子是关键因子，可诱导内皮细胞形成管状结构。联合使用VEGF、FGF和血小板衍生生长因子可促进血管成熟。因此，进行心脏类器官构建时需要考虑干细胞来源、生物材料、生长因子和信号通路的影响，同时也需要考虑自组织过程、时间和条件等因素的影响，心脏类器官构建是否成功需要进行形态观察、多能性鉴定、细胞成分分析及成熟度检测等。纤维细胞结合悬滴法培养出心脏微球模型。后期出现了使用hiPSCs衍生出CMs、ECs、CFs等细胞，混合共培养诱导构建心脏类器官的技术。目前，构建心脏类器官的方法大致可以分为3类，分别是自组织法、组织工程法和三维打印法。心脏类器官及血管化心脏类器官作为新一代疾病模型，尤其在构建心肌梗死、心力衰竭、遗传性心脏病和心律失常等疾病模型、药物筛选以及个体化诊疗等方面展现出良好的应用前景。
心脏类器官模型在药物筛选中,可通过评估药物对心血管系统的影响,提高药物筛选的效率和准确性;同时可利用该模型帮助研究人员预测药物的体内效果,加速药物研发过程,并减少动物实验的使用,如Chen等通过诱导人胚胎干细胞的定向分化成功构建出人心脏类器官模型,并利用该模型准确表征了抗癌药物阿霉素引起的心脏毒性损伤。Tian等构建了hiPSC衍生的多谱系人类心脏类器官平台,并用于评估p38-MAPK抑制剂、他克莫司和西罗莫司等药物对心脏毒性和心脏纤维化表型的影响。
出自《心脏类器官及其血管化在心血管疾病中的研究进展》作者李俊豪，赵方尧，杨健。
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