类器官技术在高通量药物筛选展示出独特优势2023-03-03 08:53:26
先天性心脏缺陷是心脏发育过程中出现的严重的结构和功能缺陷, 在新生儿中发病率很高,而母体妊娠早期糖尿病状态是引发胎儿先心病的主要原因, 已有先关研究报道可通过类器官再现与先天性心脏缺陷相关的复杂代谢性障碍。Lewis-Israeli等首先在96孔板中生成hiPSCs衍生的类胚体,基于小分子三步Wnt激活-抑制-激活策略, 连续暴露于CHIR99021和Wnt-C59实现中胚层和心源性中胚层的诱导, 所构建的心脏类器官在转录、结构和细胞水平上与年龄匹配的人类胎儿心脏组织相似。在此基础上,研究人员通过改变hCOs的培养条件,分别在正常母体和1、2型糖尿病母体的葡萄糖和胰岛素水平下培养得到正常心脏类器官和孕前糖尿病心脏类器官二者在分化的第4天就表现出明显的形态学差异。NCO生长较缓慢, 而PDGDCO明显增大, 提示糖尿病状态下巨大儿的发育结局, 电生理分析、代谢分析、透射电镜结果进一步佐证了糖尿病状态下引起的PGDCO缺陷。
心脏类器官也可用来模拟非器质性心脏病引起的心律失常,Hulot等将短QT间期综合征患者特定8iPSC-CMs与CRISPR/Cas9基因编辑和组织工程技术相结合产生了一个直径5mm的心肌组织片, 这样的类器官结构表现出SQTS-iPSC-CMs在细胞水平未表现出的持续性折返性心律失常螺旋波, 具有更复杂的生物物理性质。类器官技术在高通量药物筛选及个体化治疗方面展示出其独特优势,如利用肠道类器官进行高通量药物筛选并对肠道类器官表型图谱鉴定,还有通过结直肠癌患者来源的肿瘤类器官开展抗肿瘤药物高通量筛选工作等。
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。
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