科技日報北京8月11日電 （記者張夢然）一個跨學科研究團隊成功在類器官上培育出心臟瓣膜，為理解與治療二尖瓣脫垂等多種嚴重心臟疾病提供了全新模型。該成果於11日發表在《細胞·干細胞》期刊上。

類器官是由多能成人干細胞培養而成的微型簡化器官。在這項研究中，美國匹茲堡大學醫學院細胞生物學團隊利用干細胞培育出人類心臟腔室的類器官，並首次在其表面生長出功能性心臟瓣膜。這些模型僅有郵票大小，卻能夠模擬真實心臟瓣膜的發育與病變過程。

以往此類研究主要依賴動物模型，但動物心臟瓣膜與人類存在顯著差異。例如斑馬魚與人類在生理和遺傳上相去甚遠，因此要研究人體瓣膜疾病，必須擁有人體瓣膜模型。類器官恰好填補了這一空白。干細胞可由皮膚、血液或其他細胞生成，經誘導后定向分化為心臟細胞。不同類型的類器官還可連結成“組合體”，更逼真地模擬由多種組織構成的復雜器官。

然而，一個活生生的正常心臟不僅是細胞的集合，其發育與運作還依賴於多種力學因素的復雜相互作用。為了在模型中還原這些力學環境，團隊與工程學專家合作，在心臟“組合體”表面培養瓣膜——將兩種不同類型的心臟細胞類器官整合到一個平台上，並通過一系列手段模擬真實心臟所受的力，包括模擬血液流動、模擬瓣膜內皮細胞的生長，甚至利用磁珠隨磁帶位置移動來模擬肌肉收縮。

借助這一帶瓣膜的心臟模型，研究團隊現已能夠研究4種類型的瓣膜疾病，包括二尖瓣脫垂（MVP）。這種遺傳性疾病在美國影響著700萬至800萬人。當研究人員將MVP相關突變引入發育中的瓣膜時，瓣膜出現了明顯的脫垂跡象。此外，他們還通過模擬損傷的方式，復制了個體生命歷程中可能出現的瓣膜損傷，如瓣膜鈣化、冷凍損傷以及低血糖和糖尿病並發症。

利用這一模型，團隊已初步識別出導致MVP發育問題的部分信號通路，並找到了糾正方法。同時，他們也建立了上述后天缺陷的模型，將繼續探索治療方案。下一步，團隊計劃為“組合體”增加更多復雜性，將其培育成雙腔室結構，並在腔室內生長瓣膜，以更貼近真實人類心臟的解剖結構。