又一個有機會減少動物實驗、加速藥物開發的研究出來啦!
位於德國的慕尼黑工業大學 (Technische Universität München)近日發表其研究，以誘發幹細胞的方式，模擬心臟的成形和發展。結果成功開發出”迷你心臟”，也就是心臟的類器官(organoid)。未來能應用在心臟早期發展的研究，也便於心臟疾病的研究。簡言之，就是一個在培養皿中以幹細胞開發出來的心臟類器官，只有0.5毫米大小，有前所未有的突破。
還有很多未知
心臟是人體唯一且必須的器官。沒有心臟生命也就沒辦法延續。但實際上科學家對心臟已知的東西和未知的東西都很少。人類的心臟在受孕後約三星期開始形成，這時候懷孕的婦女可能還不知道自己已經懷孕。也因此，科學家對於心臟在體內如何的發展，仍缺乏資訊和知識。我們從動物研究上得到的資訊，很難完全移轉到人類身上套用。
如何開發出來
35000個細胞的球狀物
這項研究的作者Alessandra Moretti教授團隊，以多能性幹細胞(pluripotent stem cells)開發出迷你心臟，以大約 35,000 個細胞在離心機中旋轉成一個球體。數個星期後，在細胞培養中以一定的步驟加入訊號分子。這裡要做是模擬身體內訊號傳遞的路徑，這個路徑也就是控制心臟發展的程序。這樣開發出來的心臟類器官，直徑大約只有0.5毫米，真的很小。這個類器官不會幫浦出血，但可以電訊號去激發，能夠像人類的心室收縮。
世界第一
這是世界上第一個成功建立包含心肌細胞(cardiomyocytes) 和心外膜(epicardium)的心臟類器官。聽起來很驚訝?事實上，心臟類器官的開發歷史非常短，第一個是在2021年，當時開發出來只有心肌細胞(cardiomyocytes)和心內膜(endocardium)。而現在的世界第一，特色在有心外膜。那麼，有心外膜細胞能如何呢?要了解心臟如何成形，心外膜細胞具有決定性因素。心臟的其他細胞，例如連接組織和血管，都是由這些細胞形成。此外，心外膜也在形成心室這件事扮演重要角色。這個世界第一，具有心外膜細胞的心臟類器官，研究團隊將其命名為epicardiods。
研究帶來什麼
發現新細胞
此研究在開發出心臟類器官的同時，也有了新的發現。透過對個別細胞的分析，他們發現一種最近在老鼠身上發現的前驅細胞，在類器官發展的第七天左右成形，而心外膜由這些細胞形成。如果我們假設這些細胞也存在人類體內，那麼這樣的觀察就能幫助了解為什麼胎兒的心臟可以自我修復，但是成人的心臟細胞就沒辦法做到!在外來，這樣的研究也能幫助心臟疾病找到新的治療方法。
個人的類器官
現在精準醫療觀念越來越開放，大家都希望可以產出針對個人的醫藥。如果能針對個人產出類器官，想必對於疾病的研究和治療有很大的影響力。以嬰兒心臟疾病中的「汝南氏症候群」(Noonan Syndrome)為例，研究團隊以患者的多能性幹細胞產出心臟類器官，在培養皿中模擬其特性。以同樣的方式，未來數個月也有機會能對其他先天心臟疾病做調查。只要可以類器官模擬心臟，就能用藥物在上面進行測試。當然，這樣的應用，在藥物開發上也能減少動物實驗。
專利
這套產出心臟類器官的流程，已經在國際上註冊專利。這也是德國的慕尼黑工業大學數個類器官專案中的一個。依據他們的新聞稿，未來也會對胰臟、腦和心臟等地類器官，以先進的影像和細胞分析技術來研究器官的形成、癌症和神經再生疾病，執行跨學科的研究，達成人體3D系統醫學。
