创造一个“成人样”成熟的人类心脏组织

【字体: 时间:2022年08月12日 来源:Cell Reports

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  康涅狄格大学(UConn)的研究人员开发了一种新的心脏细胞衍生平台,它紧密地模拟了人类心脏,释放了更彻底的临床前药物开发和测试的潜力,以及更好的心脏病建模。

  

康涅狄格大学生物医学工程系的研究人员开发了一种新的心脏细胞衍生平台,它紧密地模拟了人类心脏,释放了更彻底的临床前药物开发和测试的潜力,并为心脏病建模。

这项研究由助理教授Kshitiz与加州大学旧金山分校心脏病学系的Junaid Afzal博士合作发表在《Cell Reports》上,提出了一种方法,可以加速人类心脏细胞的成熟,使其达到一个足以替代临床前药物测试的状态。

“制造各种应用的人类心脏装置的需求非常强烈。小型动物模型不能再现人类心脏生物学,而且人类样本稀缺,”Kshitiz说。“这很重要,因为所有药物都需要测试它们对心脏的毒性。人们普遍认为,由于我们没有人体样本来测试它们,它们中的大量不必要地会在临床试验中失败。”

Kshitiz和Afzal在约翰霍普金斯医学院共事时首次发现了制造成熟人类心脏组织的必要性。

心血管安全性是临床前药物开发失败的首要原因,建立人体心脏组织模型来测试药物的心脏毒性一直以来都是需要的。目前,小动物心脏模型显示出与人类截然不同的生化、生理和基因特征,这使得在临床前研究中很难复制人类心脏。特别是,对现有的心脏结构进行代谢评估是非常困难的。心脏不停地跳动,是一个新陈代谢非常活跃的器官。

Afzal说:“当将人类多能干细胞分化为心脏细胞的方法被开发出来时,这给我们带来了很大的希望,我们最终将有人类心脏结构来进行研究。虽然获得人类心脏细胞很简单,但它们与胎儿细胞相似。我们需要的是成年细胞。代谢和氧化还原成熟对心脏细胞至关重要,我们能够实现这一点,并可能创造一个黄金标准——从根本上改变我们创造代谢成熟的心脏组织的期望。”

在这项研究中,研究人员利用成年人类心脏的心脏生物学特性,快速成熟分化的心肌细胞,使其进入更像成年人的状态。在30天内,研究人员获得了显示结构、机械、代谢和电生理特征接近成人心肌的心肌细胞。

研究人员乐观地认为,这种应用不仅将用于临床前药物测试,而且还可以用于未来的精确疾病建模,以研究疾病机制和测试再生疗法。研究人员希望,许多由于非人类方法而不必要地失败的药物将被拯救出来,用于治疗癌症、免疫和神经疾病。


Cardiac ultrastructure inspired matrix induces advanced metabolic and functional maturation of differentiated human cardiomyocytes

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