Nature Protocols：如何构建心脏3D组织模型

心脏是胎儿在子宫内发育的第一个器官，也是让许多父母倍感担心的一个器官。

　　

药物摄入往往让怀孕的母亲感到焦虑，为人父母和医生都不得不在孕妇健康和胎儿风险二者之间进行平衡。

美国食品药品监督管理局要求，药品都需注明对孕妇和胎儿的潜在风险，然而，有些注明动物试验未显示风险的药物，仍缺乏面向人类孕期妇女的充分研究。

“给孕妇开处方药不太容易，很多情况下，医生并不知道它们的胎毒性以及对胎儿发育会有什么影响，”生物医学工程教授Zhen Ma说。“因为它们没有基于人类孕妇的临床研究。”

Ma教授和雪城大学组织工程与形态发生实验室（STEM）的研究团队致力于人类诱导多能干细胞组织再生、再生医学和干细胞工程研究。“干细胞具有形成人体所有细胞类型的能力，而且可以直接从人类身上获取，”Ma教授说。

“我们用多能性细胞在实验室重建了心脏组织，它能模拟胚胎发育极早期的心脏形成，”他说。

他们开发了一个基于生物材料的细胞定制模式和干细胞技术以生产3D组织模型。在组织培养基内放入一层聚合物，再用小图案刻蚀聚合物，使干细胞只能附着在图案内生长而不会长在聚合物上，最终成为图案样的组织三维结构。这篇《Nature Protocols》文章集中于心脏组织再造，其他实验室也可用这种方法制备其他组织，乃至器官。

“使用来自人类的细胞系相比动物模型的不确定性更能反应人体组织的真实反应，”研究生Plansky Hoang说。

因为怀孕，许多慢性疾病女性患者选择避免服用所需药物，但是如果母亲生病，腹中胎儿也会受到影响。可靠的测试能为患者和医生用药提供更多信心。

“如果我们能确定一种药物是绝对安全的，就应该给需要这种药物的妇女开处方，”Ma教授说。

除了构建胚胎发育模型，该平台还可用于个体化药物毒性试验。不同人对同一种药物的反应可能不同，基于人类干细胞的个性化测试可以帮助患者在服用前确定是否安全。

“传统药物筛选方式是单位时间患者只能测试一种药物，”Hoang说。“使用我们的模型，你可以同时测试多种药物。”

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原文检索：Generation of spatial-patterned early-developing cardiac organoids using human pluripotent stem cells

（生物通：伍松）