人类多器官芯片平台：心脏损伤与疾病中免疫动力学的创新模型

来自MRC Weatherall分子医学研究所的研究人员开发了一种新型多器官芯片平台，通过整合血管化心脏类器官(VCO)和骨髓类器官(comBO)，在3D打印流体装置中模拟缺血性损伤后的免疫细胞招募(CD45+/CD68+)、炎症反应(IL1B/NFKB1)和纤维化进程(αSMA/COL1A1)。单细胞测序揭示免疫-心脏互作时空动态，为人类特异性心脏修复研究提供替代动物模型的新工具。

　　

这项突破性研究构建了首个能模拟免疫-心脏互作的人类多器官芯片系统。研究人员巧妙地将血管化心脏类器官(VCO)与能产生先天免疫细胞的骨髓类器官(comBO)通过3D打印流体装置连接，仅靠培养箱摇床就实现了类循环动态。当心脏类器官经受24小时缺氧(1% O₂)模拟缺血损伤后，CD45⁺免疫细胞在48小时内迅速浸润损伤区域，其中CD68⁺巨噬细胞和CD14⁺单核细胞通过CXCL8/CCL2等趋化因子被特异性招募。

单细胞转录组测序捕获了10,644个细胞核，描绘出损伤后动态变化：第2天出现HIF1A/TGFB1等缺氧-纤维化信号暴发，心肌细胞高表达IGFBP7等缺血相关基因；到第5天炎症逐渐消退，但遗留MMP2/IL18等促纤维化信号，完美模拟临床缺血后重塑过程。CellChat分析更直观显示损伤高峰期(第2天)细胞间通讯强度激增，而纤维化相关配体-受体对在后期持续活跃。

该平台首次在体外重现了人类心脏损伤的完整病理进程：急性期免疫浸润→炎症消退→纤维化重塑，为开发靶向免疫调节的心脏修复疗法提供了精准研究工具。这种模块化设计还可整合更多免疫相关类器官，拓展至心肌炎等更广泛心血管疾病研究。