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人诱导多能干细胞来源使心脏病建模有了新方向2023-03-03 08:50:48

Zhang等提出了一种基于3D生物打印的混合策略构建内皮化心肌, 他们利用复合生物墨水, 直接在微纤维水凝胶支架内生物打印内皮细胞, 后者逐渐向外迁移并形成一层融合的内皮细胞,随后在此3D内皮细胞床内种植心肌细胞产生能够自发和同步收缩的排列好的心肌。而Noor等则利用患者来源的网膜组织中分离的体细胞,经重编程成为多能干细胞, 经诱导重新分化为心肌细胞和内皮细胞, 将分离出来的基质加工成水凝胶,利用3D打印技术构建出首颗微型心脏。

还有报道将微流控技术、器官芯片与3D打印结合,制备出微型精密单向微流控泵,他们通过3D打印构建微型心脏组织框架,用来自人类干细胞的心肌细胞构成心脏组织,这种微流控泵能复制心脏收缩然后回弹的腔室,以及调节血液流动的瓣膜等,因此能够模拟心脏的压力和泵送液体的体积等,以此获得更多的心脏性能指标。但和大部分类器官一样,目前心脏类器官还未实现真正意义上的血管化, 无法完成自主工作。
 
心脏再生曾是生物医学领域的研究热点,而事实证明,c-kit心脏干细胞无论是在生理还是病理状态下都很难向成熟心肌细胞分化,心肌原位干细胞分化再生心肌的理论也被否定。近来研究证明,血管壁和脂肪组织中存在着丰富的祖/干细胞,这些细胞具有增殖和分化为特定终末细胞的能力。Flk1+CD34+Sca-1-CD44-主动脉外膜细胞在未进行任何遗传操作的情况下,可作为自发搏动心肌细胞的细胞来源, 表明利用成体血管干细胞构建心脏类器官存在可能性。
 
心血管疾病严重影响着人类的健康和生活质量,随着年龄增长和机体衰老,心肌梗死,心力衰竭等心血管疾病是老年患者的头号杀手; 在不同病因中,心肌病成为年轻人心衰的主要原因; 而先天性心脏病则是我国5岁以下患儿的主要死因。而针对心脏疾病的研究从动物实验到人类受试者的转化是有限的,人诱导多能干细胞来源的心脏类器官模型使心脏病的疾病建模有了新的方向。
 
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。