Nat Commun：日本科学家设计了三维功能性心脏器官

心脏发育是一个复杂的过程，在体外或实验室很难模拟。东京医科大学和牙科大学在一项新的研究中（TMDU）研究人员利用老鼠胚胎干细胞开发出与发育中心脏非常相似的三维功能性心脏器官。

DOI:10.1038/s41467-020-18031-5

三维类器官（3D）细胞培养物，包括其代表器官的一些关键特征，实现了现有的特征2D培养方法和动物模型系统之间的高信息互补性。一方面，它可以帮助我们更好地了解生物发育。此外，类器官繁殖的干细胞群取代受损或生病的组织，类器官提供自体和同一异体细胞治疗的可行性，该技术在未来的再生医学领域也具有巨大的潜力。

心脏由多层组织组成，包括心肌细胞、结缔组织细胞和构成血管的细胞。这些细胞一起工作，以确保心脏的正常功能，从而不断地向身体的其他部位提供新鲜和有氧的血液。

在实验室研究各种形式的心脏病，开发新药来治疗这些疾病，需要一个非常类似于真正心脏的疾病模型。有些人试图在体外培养心肌细胞，但它们是块状的，不能像体内那样整。

这项研究的通信作者说：心脏的功能看起来很简单，但它是一个结构极其复杂的复杂器官。JiyoungLee教授和FumitoshiIshino教授说：为了实现这种复杂的结构，心脏在发育过程中接触到了无数的信号。我们希望利用对心脏发育过程中信号分子的理解，创造一个比现有技术更接近心脏发育过程的心脏器官。

为了实现目标，研究人员研究了体内心脏发育的相关因素，他们推测在胚胎心脏中表达的蛋白成纤维细胞生长因子4（FGF4）一种由层粘连的蛋白质和内啡肽（LN/ET复合物)对于构建与真实胚胎心脏相似的心脏器官是非常必要的。同时，根据结构和分子分析，暴露在外FGF4和LN/ET小鼠胚胎干细胞与发育中的心脏相似。

他们发现，心脏器官的发育过程与活体胚胎心脏发育过程中的形态变化非常相似，细胞水平也非常相似。更重要的是，心脏器官也具有类似于体内心脏的功能特征。

李教授说：这个模型对我们从分子水平研究心脏发育，并测试治疗心脏病的药物有很大的帮助。

原始出处：JiyoungLee,AkitoSutani,RinKaneko,etal.InvitrogenerationoffunctionalmurineheartorganoidsviaFGF4andextracellularmatrix.NatureCommunications,2020;11(1)