自古以来，在人类的认知里，心脏一直是与大脑一样重要，同样有着无数未解之谜的神秘器官。而解析心脏的构造和原理，探究心脏的秘密，也就成了诸多科学家们前赴后继的努力方向。

       日前，德国研究人员用干细胞培育出与人类早期胚胎心脏相似的“微型心脏”，可帮助深入理解心脏发育过程，寻找治疗心脏疾病的新方法。

       功能   可像人类心脏一样完成血液循环

       人类受精卵发育3个星期后，心脏开始形成，人们对这一阶段心脏发育的了解还很少。日前，德国慕尼黑理工大学的研究人员使用具有较强分化能力的人类多能干细胞，用离心机使约3.5万个细胞聚集成球，然后用调控胚胎发育的信号分子维甲酸刺激干细胞；通过控制维甲酸的剂量和添加时间，成功使细胞球发育出类似早期心脏的结构，培育出了一种微型心脏。该心脏与人类早期胚胎心脏相似，而且这将有助于更深入地理解心脏发育过程，及寻找治疗心脏疾病的新方法。

       据介绍，这颗“微型心脏”直径仅0.5毫米，在电刺激下可以像人类心脏腔室一样收缩。“我们的微型心脏可以像人类心脏一样完成血液循环，而且它的制作速度相对较快，温度等因素也比较容易控制。”研究团队的负责人Wolfram-Hubertus Zimmermann教授表示，“这表明，在未来，随着该技术的进一步发展，我们有可能用具有类似心脏组织的细胞来生产整个心脏。”

       该研究成果已发表于《自然》杂志上，并为治疗心脏病提供了新的方向。

       构成   包括心肌细胞和心外膜细胞

       这个微型心脏中包括心肌细胞和心外膜细胞，研究人员称之为“心外膜类器官”。这是第一次成功创建出同时包含这两种细胞的类器官。

       类器官是由干细胞通过分化和自组织形成的三维细胞结构，具有人体相应器官的部分特定功能和构造，对发育生物学研究、疾病建模、药物筛选等有重要价值。而位于心脏外层的心外膜细胞在发育过程中起着决定性作用，它们能转化成多种类型的心脏细胞，对心脏腔室的形成也很重要。

       研究人员还在心外膜类器官中发现了一种新的心脏祖细胞，此前人们只在小鼠胚胎中发现过类似细胞，它们仅在心脏早期发育阶段短暂地出现，既能形成心肌细胞，也能形成心外膜细胞。祖细胞是干细胞分化成特定细胞的中间阶段。

       研究人员推断，人类心脏早期发育阶段也存在这种祖细胞。这一新发现有助于弄清为何胚胎心脏能自我修复，而成年心脏做不到。

       意义  有助寻找心脏疾病的新治疗方法

       关于这种微型心脏及其研究的重要性，研究人员指出：微型心脏能为心脏病研究提供一种类似人类心脏的模型来研究疾病发生、进展和治疗。尤其是随着人口老龄化和心脏病的发病率不断升高，对心脏疾病的治疗需求也日益紧迫，这种微型心脏对于寻找心脏疾病的新治疗方法具有十分重要的价值。

       研究团队成员希望这项研究在未来能够为基于类器官的组织工程心脏的制造和使用打下坚实的基础，此外，他们计划下一步用类似方法研究其他影响心脏的遗传性疾病，通过培育“个人化”的类器官帮助寻找新的治疗手段。 （综合新华社等）

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       心脏干细胞疗法主要障碍排除

美国威斯康星大学医学院研究人员设计了不会产生危险的心律失常的干细胞，排除了心脏干细胞疗法的主要障碍。研究结果发表在最新一期《细胞·干细胞》杂志上。

       为了创建治疗性心脏细胞，研究人员使用了多能干细胞。从2012年到2018年，团队成功地将多能干细胞注射到受损的心壁中，以制造新的肌肉来替代在梗死期间丢失的肌肉。动物研究表明，移植的细胞会与心肌整合，与其他心脏细胞同步跳动并改善心脏的收缩力。但是这些研究中都发现了并发症。在植入的最初几周，心脏往往以危险的高频率跳动。

       在成熟的心脏中，心率由称为起搏细胞的特殊细胞调节。这些细胞定期产生电信号，诱导其他心脏细胞收缩。在起搏细胞中，电压从负（复极化）到正（去极化）来回循环。研究人员将其比作一个节拍器，正离子通过这些通道在细胞内快速进出。这种复极化和去极化循环发生的速率决定了心率。

       研究人员使用了RNA测序技术来找出在细胞成熟的不同时间产生了哪些离子通道。测序显示，某些类型的离子通道出现在发育早期，然后随着细胞成熟而消失，而其他类型的离子通道出现在发育后期。

       为了确定哪些离子通道是携带引起心律失常的电流的罪魁祸首，科学家们使用基于CRISPR的基因组编辑技术敲除去极化基因或激活复极化基因。他们创建了一个干细胞系，其中3个去极化基因被敲除，一个复极化基因被激活。

       由这些干细胞产生的心肌细胞是静止的，就像成人心肌一样，但是当给予电信号时它们会收缩以模仿自然起搏。这些心肌细胞植入心脏后，成熟为成体细胞，电整合到心肌中，并与自然起搏同步跳动，所有这些都不会产生危险的心率。

       研究人员表示，这是心脏再生的必要条件。虽然还需要对工程细胞进行额外的测试，但他们已克服了再生人类心脏的最大障碍。 （据科技日报）