陳根：成功培育首顆人類心臟類器官，解謎心臟工作更進一步_風聞

文/陳根

心臟，絕對算得上是人體中結構最複雜、精密的器官之一。心臟是胚胎中首先形成的具有功能的器官，起源於髒壁中胚層（Splanchnic mesoderm）。

心臟結構的複雜性，遠超人們的想象。在預心血管中胚層特化之後，子代在胚胎中線兩側形成雙側心臟形成區。心臟形成區的細胞穿過中線並融合到心臟管，心臟管由心肌層和心內膜兩層細胞組成。之後，心臟管進行成環定位未來的心室結構。

長期以來，科學家成功在體外培養出了多種器官的類器官模型，卻在心臟類器官上進展緩慢。在心血管微組織或者心臟類器官方面的研究主要是關於心肌細胞工程學方面的技術推進，比如如何工程化預分化的心血管細胞種類來模擬成體類似的心臟組織。

這些類器官複製了人類心臟組織的某些方面，包括基質細胞、內皮細胞網和心外膜層，但不能反映早期心臟發育的過程。因此，關於心臟發育形態學方面的研究空白亟待補充。

現在，奧地利科學院分子生物技術研究所的研究人員們稱，他們在實驗室裏培養出首個能****帶有明顯跳動的心室的心臟。而這種微型器官或類器官，能模仿25天大的人類胚胎的心臟工作，有助於解開許多謎團，包括為什麼嬰兒心臟病發作後其心臟不會留下疤痕。

為了創造出能像胚胎中細胞一樣自組織的類心臟器官，這項新研究的作者們對具有分化成任何組織能力的人類多能幹細胞進行了編程，使其分化成各種類型的心臟細胞。研究團隊團隊以特定的順序激活所有參與胚胎心臟發育的6個已知信號通路，誘導幹細胞自我組織。

隨着細胞分化，它們開始形成不同的層——類似心臟壁的結構。發育1周後，類器官在結構上相當於25天胚胎的心臟。在這個階段，心臟只有一個心室，這將成為成熟心臟的左心室。

這個人類的“迷你心臟”比芝麻籽還小，卻能以規律的節奏跳動，其直徑約為2毫米，包括這一發育階段常見的主要細胞類型：心肌細胞、上皮細胞、成纖維細胞和心外膜。它們也有一個清晰的心室，每分鐘跳動60到100次，這與相同年齡的胚胎心臟的速率相同。

實際上，雖然人類從十多年前就能在培養皿中培育像大腦、內臟和肝臟這樣的“微型器官”，但類心臟器官卻一直是很大的挑戰。此次研究的突破將幫助研究人員更多瞭解人類心臟，也使得人們可以更加針對性地開發新藥，並對臨牀試驗的結果有更大的把握。