Nat Commun：采用可灌注心脏细胞外微环境设计的多功能人体心脏组织进行生物医学应用

人工培养的人类心脏组织是当今生物医学领域的一个重要研究方向，因其在药物测试、疾病模拟和再生医学等方面的潜在应用而备受关注。然而，人类多能干细胞来源的心脏组织由于其未成熟和缺乏功能性而受到限制。为了克服这些挑战，本研究旨在建立一种新的培养系统，以改善人类心脏组织的构建和功能。

我们的研究基于对心脏微环境的深入理解，设计了一种仿生的灌流培养系统，以模拟体内心脏的生理环境。该系统集成了微流控芯片和三维心脏细胞外基质，提供了一个更接近自然的培养环境，促进了心脏组织的生长和成熟。通过这一系统，我们能够更好地模拟心脏组织的发育过程，从而提高其结构和功能的成熟度。

我们培育的人类心脏组织包括心血管系细胞，如心肌细胞、心脏成纤维细胞和血管内皮细胞。这些细胞源自人诱导多能干细胞，具有潜在的再生医学应用前景。我们的研究不仅关注心肌细胞的发育和功能，还特别强调了血管内皮细胞在心脏组织工程中的重要性，因为血管形成对于心脏组织的成熟和维持起着至关重要的作用。

在疾病建模方面，我们的研究还探讨了长QT综合征和心脏纤维化等心血管疾病的模拟。通过模拟这些疾病的特征，我们能够更好地理解其发病机制，并为新药开发和治疗策略的研究提供重要的工具。

除了疾病模拟，我们的人类心脏组织还在药物测试和再生医学方面展现出了巨大的潜力。我们验证了这些组织对不同程度心律失常风险的小分子药物的敏感性，并且展示了它们在心肌梗死治疗中的潜在应用。这些结果为未来临床应用提供了重要的理论和实践基础。

总的来说，我们建立的这一培养系统为人类心脏组织的研究提供了一个全新的平台，拓展了心脏组织工程的应用领域。我们相信，通过不断地改进和优化，这一系统将为心血管疾病的治疗和再生医学的发展做出重要贡献，为人类健康带来更大的福祉。

原始出处：

Min S, Kim S, Sim WS, Choi YS, Joo H, Park JH, Lee SJ, Kim H, Lee MJ, Jeong I, Cui B, Jo SH, Kim JJ, Hong SB, Choi YJ, Ban K, Kim YG, Park JU, Lee HA, Park HJ, Cho SW. Versatile human cardiac tissues engineered with perfusable heart extracellular microenvironment for biomedical applications. Nat Commun. 2024 Mar 22;15(1):2564. doi: 10.1038/s41467-024-46928-y. PMID: 38519491.