鉴于传统二维细胞培养模式下, 细胞成熟度较低, 缺乏体内的复杂结构和多细胞组织, 异质性较高, 导致结果不可预测性强, 为三维细胞培养的产生和发展提供了需求。早期心肌细胞三维培养的细胞来源以乳鼠原代心肌细胞或干细胞分化的心肌细胞为主,还可结合组织工程技术来模拟心肌组织的多层各向异性结构和细胞生长环境。Fan等用新生大鼠原代心脏成纤维细胞、心肌细胞和内皮细胞悬滴法3D培养构建了具有自发性搏动的心脏微球模型。也有研究将人源化诱导多能干细胞衍生的CMs、CFs等细胞按照类似于人体心脏的比例在悬滴培养模型中共培养得到血管化心脏球体。但这些心脏细胞模型的局限性也十分明显, 即心肌细胞不够成熟,不能再现心脏特定的自组装特性,不会形成体内心脏独特的复杂组织结构。而心脏类器官是hiPSCs经过向特定谱系细胞的分化和自我更新, 并能自组装形成更成熟的三维组织结构,与体内心脏的生理结构与功能更相近。
 

心脏的发育可简单分为两个阶段: 早期发生阶段心脏细胞特异化、分化并组装成复杂的结构, 然后在胚胎成熟阶段产生功能适应性变化。大部分心脏类器官的研究也是旨在体外实现这两个阶段的心脏变化。
 

出自《心脏类器官的研究进展及在药物发现研究中的应用》作者吴迪，王守宝，杜冠华。