【成人型的人類心臟肌肉生長於特定病人的幹細胞】目前的生物工程組織沒有顯示出成人心臟功能的一些最關鍵的特徵。直到現在，研究人員還沒有能夠培養出足夠成熟的人工心臟肌肉來進行醫學研究。
人類心臟組織，如心臟肌肉的生長將改變生物醫學研究，研究人員能夠在完全受控的條件下研究人類心臟病的生理模型。科學家們可以培養出許多組織，包括心臟肌肉，從我們任何一個人的血液樣本中提取的幹細胞。
哥倫比亞大學的研究人員已經開發出一種全新的方法，可以從血液衍生的人類誘導性多能幹細胞中培育出類似於實驗室成人的心臟肌肉。他們本質上壓縮了開發的時間框架，通常需要9個月的時間，比任何其他團隊能夠實現更快、更完整地過渡到心臟成熟度。他們的方法是，在自發收縮開始後不久，通過將膠囊包裹在水凝膠中的細胞，以逐漸增強的物理條件作用，從早期的ipscs衍生的心肌細胞中形成人的心臟組織。他們的研究結果發表在今天的《自然》雜誌上。
研究人員表示：“許多正在進行的，包括來自我們的實驗室的仿生心臟試圖概括已知的事件，因為這些努力在多大程度上是有限的，所以我們決定嘗試一些全新的東西，探索加速發展的概念。
在哥倫比亞大學的兩個校區，整個團隊都在進行創造性的思考和工程，以開發我們現在擁有的模型，一個高度成熟的，特定於病人的心臟肌肉，可以用來研究心臟發育、生理、疾病和對藥物的反應。
研究小組使用了早期的心肌細胞，來源於從血液樣本中獲得的人體幹細胞，這些幹細胞是自發的，但仍有許多發育可塑性。他們將這些心肌細胞和支持細胞包裹在纖維蛋白膠凝溶液中，以形成一個圍繞兩個彈性支柱的初始組織。他們在一個多室的平臺上培養了這些組織，包含了許多小型人類心臟肌肉的生物複製品。在這個平臺上，研究人員應用電子起搏來迫使生物工程心臟肌肉收縮，並通過拉動彈性支柱來對抗負荷，這正是身體健康的心臟肌肉所發生的事情。
除了環境控制和分子和物理調控因子的應用外，該平臺還對眾多功能特性進行了光學測量。研究小組開發了測量頻率、振幅、收縮力和鈣信號傳播的方法和軟件，以及其他重要的組織特性和對藥物的反應。由人類多能幹細胞製成的成人型心臟組織包含橫向小管，這是成熟的標誌，在免疫熒光圖像中可見。
“我們領域的共同方法是，開始的心肌細胞越成熟，越好，然而，我們發現，仍有發育可塑性的非常早期的細胞，對我們所傳遞的驅動成熟的外部信號會有更好的反應。”
這項研究的另一個主要進展是，研究人員採用了一種特殊的機電條件反射機制，不是在胎兒心臟發育過程中出現的溫和的機械拉伸，而是每天逐漸增加電性收縮的頻率，這對進一步理解心臟疾病以及尋找更好的治療方案使一個全新的角度。（Heather_z727 208350）
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