在人类发育过程中,第一个形成的功能器官就是心脏,而心脏却是体外探究最难模拟的脏器之一。成功模拟心脏将极大的促进探索和揭示心脏发育机制及相关心脏病发病机制。
近期,在无需外源支架支撑前提下,奥地利科学院分子生物技术研究所(IMBA)的研究人员利用诱导多能干细胞(iPSC)诱导分化、培育出心脏样器官,它具有自组织、细胞特化及模式形成等特性,并具有自主搏动的心室样结构。

该研究负责人Sasha Mendjan博士说,“我们希望研究的人类心脏模型能够预测疾病,而这是一个重要的里程碑。要使体外组织完全生理化,就需要经历器官发育过程,这项研究实现了这一目标。未来会有更多的医药公司可以在我们培养的器官中开展药物试验,以确保结果的准确性。”
目前,这一研究仅生成了一个单腔的心脏类器官结构。下一步,该团队还计划在体外合成具有多个腔室的心脏类器官,就像人类真实的心脏那样。一旦这种多腔室自组织心脏类器官形成,人们就可以了解先天性心脏病的病因,也就是胎儿发育缺陷的病因。这样一来,人们还可以更加针对性地开发新药,也对临床试验的结果有了更大的把握。

众所周知,一个细胞必须有以下两个能力方能被称之为干细胞,一是“分化”,能分化为成熟体细胞能力;二是“自我复制”,也就是能够复制、分裂出与自己有着相同形态和功能细胞的能力。

iPSC由体细胞重编程获得,具备与胚胎干细胞相同的多向分化潜能和自我更新能力,同时可完全保留供体(患病、健康)的遗传背景。
2006年,日本科学家山中伸弥及团队将四种重编程因子(Oct4、Sox2、Klf和c-Myc)转入小鼠成纤维细胞后,成功获得一类类似于胚胎干细胞的细胞,它被命名为iPSC。随后一年,山中伸弥成功制备出人iPSC。由于不来源于胚胎,iPSC成功避开了胚胎干细胞面临的伦理道德“困境”,再加上有诺奖光环的加持,科研和医疗领域研究者对其青睐有加。

2012年,山中伸弥获得诺贝尔生理学或医学奖
目前iPSC已被广泛用于模拟疾病的发生及发展来研究疾病机制,药物功效和安全性的筛选和检测,T细胞和NK细胞等细胞免疫治疗,及个体的精准化医疗等,已有上百项相关药物或疗法进入临床阶段,为疾病治疗提供新的治疗方案。