心臟，是人體中結(jié)構(gòu)最復(fù)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，起源于臟壁中胚層(Splanchnic mesoderm)。

　　心臟結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，遠(yuǎn)超人們的想象。在預(yù)心血管中胚層特化之后，子代在胚胎中線兩側(cè)形成雙側(cè)心臟形成區(qū)。心臟形成區(qū)的細(xì)胞穿過中線并融合到心臟管，心臟管由心肌層和心內(nèi)膜兩層細(xì)胞組成。之后，心臟管進(jìn)行成環(huán)定位未來的心室結(jié)構(gòu)。

　　長期以來，科學(xué)家成功在體外培養(yǎng)出了多種器官的類器官模型，卻在心臟類器官上進(jìn)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(guān)于心肌細(xì)胞工程學(xué)方面的技術(shù)推進(jìn)，比如如何工程化預(yù)分化的心血管細(xì)胞種類來模擬成體類似的心臟組織。

　　這些類器官復(fù)制了人類心臟組織的某些方面，包括基質(zhì)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞網(wǎng)和心外膜層，但不能反映早期心臟發(fā)育的過程。因此，關(guān)于心臟發(fā)育形態(tài)學(xué)方面的研究空白亟待補(bǔ)充。

　　現(xiàn)在，奧地利科學(xué)院分子生物技術(shù)研究所的研究人員們稱，他們在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)出首個(gè)能帶有明顯跳動(dòng)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，有助于解開許多謎團(tuán)，包括為什么嬰兒心臟病發(fā)作后其心臟不會留下疤痕。

　　為了創(chuàng)造出能像胚胎中細(xì)胞一樣自組織的類心臟器官，這項(xiàng)新研究的作者們對具有分化成任何組織能力的人類多能干細(xì)胞進(jìn)行了編程，使其分化成各種類型的心臟細(xì)胞。研究團(tuán)隊(duì)團(tuán)隊(duì)以特定的順序激活所有參與胚胎心臟發(fā)育的6個(gè)已知信號通路，誘導(dǎo)干細(xì)胞自我組織。

　　隨著細(xì)胞分化，它們開始形成不同的層——類似心臟壁的結(jié)構(gòu)。發(fā)育1周后，類器官在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于25天胚胎的心臟。在這個(gè)階段，心臟只有一個(gè)心室，這將成為成熟心臟的左心室。

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

　　實(shí)際上，雖然人類從十多年前就能在培養(yǎng)皿中培育像大腦、內(nèi)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(zhàn)。此次研究的突破將幫助研究人員更多了解人類心臟，也使得人們可以更加針對性地開發(fā)新藥，并對臨床試驗(yàn)的結(jié)果有更大的把握。