新华社柏林4月6日电 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。

德国慕尼黑理工大学日前发布新闻公报说,该校团队培育的这种“微型心脏”直径仅0.5毫米,在电刺激下能像人类心脏腔室一样收缩。它是第一种同时包含心肌细胞和心外膜细胞的类器官,研究人员称其为“心外膜类器官”并进行了多项分析,相关论文分别发表于英国《自然·通讯》和《自然·生物技术》杂志上。

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。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。

人类受精卵发育三个星期后,心脏开始形成,人们对这一阶段心脏发育的了解还很少。研究团队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。

研究人员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。

该团队还采用一名努南综合征患者的多能干细胞,培育出具备相应疾病特征的心脏类器官。努南综合征是一种遗传疾病,会导致心脏、骨骼等多方面的发育缺陷。研究人员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”的类器官帮助寻找治疗手段。