罕見!科學家首次利用幹細胞,在四周內培育出跳動的人類心臟!
科學家們已經培育出了世界上第一個和成年人有著一樣的功能的人類心臟。
嬰兒在子宮中發育需要九個月,而科學家們僅在四周內就從幹細胞中培育出一個功能正常的心臟。
儘管研究人員可以從幹細胞中培育出許多組織,包括心臟肌肉,但哥倫比亞大學的科學家們已經能夠建立一個足夠成熟,可以首次用於醫學研究的組織。
這一進展是研究人體生理學的一大進步,因為它給研究人員提供了一種方法,可以在實驗室里測試心臟衰竭的治療方法,這種心臟可以模擬成人患病的心臟。
這並不是科學家們第一次設法在實驗室製造心臟肌肉,但作者Gordana Vunjak Novakovic博士說,之前那些心臟組織沒有模仿或表現出一定的成人心臟的關鍵特徵,如它的組織結構和節奏模式。
哥倫比亞大學內外科醫生、醫學教授Vunjak Novakovic博士說:「我們的實驗室已經在本質上做到了仿生,試圖模模擬實的自然生長過程。」
研究員Kacey Ronaldson Bouchard博士說:「在我們的領域,常用的方法是更好的啟動比較成熟的心肌細胞。」
她補充說,由於這些努力在成熟程度上受到了限制,所以我們決定嘗試一些全新的東西:探索更多的概念。
培養幹細胞為基礎的器官的傳統方法是在後期的發展階段使用細胞,以便它們更接近於科學家希望研究的那種組織。
但是哥倫比亞大學的研究人員在培育他們的新心臟時嘗試了一種不同的大膽方法。
他們在極早期的時候便使用了幹細胞,這些細胞更容易操作,他們希望能更好地刺激細胞,加速其生長。
為了加速心臟組織的發育,研究人員將電脈衝輸送到心臟,使之充分刺激,使之如身體健康的心肌一樣抽動。
Ronaldson Bouchard博士說:「我們發現非常早期的細胞,仍然具有發育的可塑性,能更好地應對外部信號。」
科學家們還開發出方法和軟體來測量收縮的頻率、振幅、力量以及對藥物的反應。
這一突破還使他們能夠操縱心臟組織,使其表現為現實中的心臟病癥狀,以便進一步研究危及器官的、危及生命的條件,以及對某些藥物的反應。
相對於利用胎兒心臟自發的發展脈搏,Vunjak Novakovic博士和她的同事們使用的是一種電激的方法,來增加收縮頻率。
研究人員認為,這種做法能夠迫使心臟組織迅速走向成熟。
僅在四周內,幹細胞已經形成了成年心臟細胞的形狀,並開始像成熟心臟一樣發揮作用。
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