Drakhlis等将hiPSCs聚集细胞团嵌入基质胶,利用Wnt通路激活剂CHIR99021和Wnt通路抑制剂IWP2进行双相调控, 通过改变特定的信号如聚集体的大小、培养基处理时间、CHIR浓度等,诱导hiPSCs向多种谱系定向分化,14天后获得了直径2mm的三维心脏形成类器官,表现出早期胚胎发育结构,但与原生心脏和前肠发育仍有差异。还有一些利用微图案化技术或支架、模具等组织工程材料对体外心肌组织模型开展研究,Shkumatov等通过调节水凝胶的硬度来促进类胚体中血管化心肌样组织和可收缩心血管类器官的形成。然而这些心脏类器官也不能完整实现心脏发育的特定组装过程与相应结构, 缺乏具有不同层次的心室腔和房室结构及自组装过程等。因此, 需要进一步解析心脏形态发生过程中的发育机制。
 

近年来,细胞谱系示踪、单细胞RNA和DNA测序等技术的发展为深入了解人类心脏发生发育的分子机制以及量化心脏类器官的异质性等提供了新的工具。如王永煜课题组构建了通过调节多条信号通路参与人胚胎干细胞向中胚层分化的潜在miRNA-mRNA网络, 并利用RNAseq和基因芯片技术等分析手段, 筛选出关键基因并检测相关表达, 发现参与中胚层分化的Wnt/β-catenin通路, TGF-β和Hippo通路涉及多个miRNA, 靶向多个基因。
 

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。