心臟逆向工程新進(jìn)展：生物人工左心室模型培育成功

據(jù)近日發(fā)表于《先進(jìn)生物學(xué)》月刊的一項(xiàng)研究，加拿大研究人員在實(shí)驗(yàn)室培育出一個(gè)小型的人類左心室模型。這種生物人工組織結(jié)構(gòu)由活的心臟細(xì)胞組成，跳動(dòng)的強(qiáng)度足以將液體泵入生物反應(yīng)器。這種模型可作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，給研究和治療心臟疾病提供新方法。

多倫多大學(xué)應(yīng)用科學(xué)與工程學(xué)院研究人員表示，利用這些模型可測(cè)量射血量(每次心室收縮時(shí)排出的血量)和血壓，研究細(xì)胞、組織和器官的功能，所有這些都無(wú)需侵入性手術(shù)或動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。此外，還可用它們來(lái)篩選藥物分子、測(cè)試藥物影響等。

為了讓實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的細(xì)胞和組織形成更接近人體中的三維形態(tài)，研究團(tuán)隊(duì)使用了由生物相容性聚合物制成的微型支架。這種支架通常帶有凹槽或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可在上面種植心肌細(xì)胞，使其在培養(yǎng)液中生長(zhǎng)。隨著時(shí)間推移，活細(xì)胞生長(zhǎng)在一起，形成一個(gè)組織。支架的基本形狀或圖案促使生長(zhǎng)的細(xì)胞在特定方向上對(duì)齊或伸展，還可以用電脈沖來(lái)控制它們跳動(dòng)的速度。

研究人員創(chuàng)造了一種形狀像平板的支架，由3個(gè)網(wǎng)狀板組成。在將細(xì)胞種植到支架上生長(zhǎng)大約一周后，再將薄片繞著一個(gè)中空的聚合物軸(稱為心軸)滾動(dòng)。研究人員觀察到，一個(gè)由3層重疊的心臟細(xì)胞組成的管子一致跳動(dòng)，在末端將液體從孔中泵出。管的內(nèi)徑為0.5毫米，高度約為1毫米，與懷孕19周時(shí)人類胎兒的心室大小相當(dāng)。

研究人員表示，所有這些基本都是由一層細(xì)胞制成的，但真正的心臟有很多層，每一層細(xì)胞朝向不同的角度。當(dāng)心臟跳動(dòng)時(shí)，這些層不僅收縮，還會(huì)扭曲，有點(diǎn)像擰毛巾把水?dāng)D出來(lái)一樣。這使心臟能夠比正常情況下泵出更多的血液。該團(tuán)隊(duì)在3塊板上繪制出彼此之間不同角度的凹槽圖案，從而復(fù)制出了這種扭曲排列。

總編輯圈點(diǎn)：

左心室要收納從左心房回流的經(jīng)肺臟氧合的靜脈血，使之成為動(dòng)脈血后，再將其泵給全身，滿足身體組織器官的需要。它非常重要，如同身體的發(fā)動(dòng)機(jī)。這次科研人員用細(xì)胞和支架“種”出了一個(gè)小小的左心室模型，它只相當(dāng)于一個(gè)19周的胎兒的心室大小。模型雖小，但意義重大，這個(gè)能跳動(dòng)、能泵出液體的迷你心室，可以成為心臟類疾病的研究平臺(tái)，無(wú)需進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，科研人員可直觀觀察治療手段和各種藥物對(duì)這個(gè)心室模型產(chǎn)生的作用。(科技日?qǐng)?bào)實(shí)習(xí)記者 張佳欣)

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