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德國慕尼黑工業大學（Technical University of Munich）的研究團隊，近期使用誘導性多功能幹細胞（induced pluripotent stem cells, iPSCs）模擬人類心臟發育，成功創造出一種「迷你心臟」，也就是心臟的類器官（organoid），未來將可用於心臟早期發育的相關疾病研究。研究成果目前已發表於《自然生物科技》（Nature Biotechnology）期刊。

人類的心臟大約在受孕後三週開始形成，但大部分女性在這個階段可能還未意識到自己已經懷孕，也因此科學界目前對心臟如何形成的許多細節仍所知甚少。由於動物研究的結果沒辦法完全類比到人類身上，因此慕尼黑工業大學開發的心臟類器官可能對研究人員有所幫助。這顆最新開發出的迷你心臟，是由約3萬5千個細胞組成的球體。研究團隊在幾週內將不同的訊號分子依照固定的規則被加入細胞培養物中，藉此模擬人體內控制心臟發育的訊號傳遞路徑。迷你心臟的直徑約為0.5毫米（mm），雖然無法自主泵血，但能在接受到電刺激後像人類的心室一樣收縮。

不僅如此，團隊分析了迷你心臟內的各個細胞，找到一種最近才在小鼠身上發現，會在心臟類器官發育的第七天左右形成的前驅細胞，而這群細胞也形成了「心外膜」（epicardium）。迷你心臟是目前世界上第一批成功使用含有心肌細胞（cardiomyocytes）、心外膜細胞組成的類器官。研究團隊表示，心外膜細胞可以幫助我們了解心臟如何形成，且心臟中的其他細胞類型（例如連接組織和血管中的細胞）也都是由心外膜細胞形成；此外，外心膜細胞對於心臟房室的形成也同樣有著重要作用。所以，團隊認為若能針對這群細胞進行更多研究，或許可解答為什麼胎兒心臟能自我修復，但成年人心臟卻無法自我修復等謎團，提供治療心臟病與其他疾病的方法。

團隊更展示了迷你心臟可用於研究個別患者疾病的功能。他們使用來自患有努南氏症（Noonan syndrome，主要病徵為身材矮小、先天性心臟缺陷、不同程度的發育遲緩）患者的iPSCs，製造出可以在培養皿中模擬該病症特徵的心臟類器官。目前團隊已將創建心臟類器官的方法註冊專利，未來也計劃使用類似的個人化類器官來研究其他先天性心臟缺陷，藉此從中模擬心臟疾病，或直接在心臟類器官上測試藥物，有望在開發藥物時減少對動物實驗的需求。

新聞來源
Technical University of Munich (2023, April 04). A mini-heart in a Petri dish. Technical University of Munich, https://reurl.cc/lv6MeA