科技日报记者 张梦然

心脏病每年导致1800万人死亡，但新疗法的开发面临瓶颈，且到目前为止，还没有整个人类心脏的生理模型。现在，奥地利科学院分子生物技术研究所（IMBA）研究团队培育出第一个生理类器官模型，该模型包括所有主要的心脏发育结构，使科学家能够推进药物开发和毒理学研究。研究成果发表在28日的《细胞》杂志上。

多腔心形的横截面，心房类器官为青色，左心室类器官为白色，右心室类器官为品红色。横截面突出了多腔心形指向内部的腔体。
图片来源：托比亚斯·伊尔默/奥地利科学院分子生物技术研究所

2021年，研究人员曾展示了第一个由人类诱导多能干细胞形成的腔室状类器官心脏模型。这些自组织心脏类器官或心形器官，概括了胚胎发生早期心脏左心室的发育。这是因为大多数成人疾病都会影响左心室，左心室将含氧血液泵入全身。但先天性缺陷也会影响其他心脏区域，这些区域对建立和维持血液循环至关重要。

此次新研究中，IMBA团队扩展了以前的工作，首先单独推导出了每个发育中的心脏结构的类器官模型。他们让所有这些类器官共同发育，以期得到一个像早期人类心脏一样协调跳动的心脏模型。

在左心室和右心室以及心房类器官一起生长后，研究人员惊讶地发现，电信号（心脏通过各种离子变换产生电流）从心房传播到左心室，然后传播到右心室，就像动物早期胎儿心脏发育一样。这是研究人员首次在人类心脏模型中观察到这一基本过程。

在原理验证中，团队建立了一个缺陷筛查平台，研究了已知的致畸剂和突变如何同时影响数百种心脏类器官；此外，团队还发现3个心脏转录因子基因的突变，导致了人类发育中可见的腔室特异性缺陷。

未来，这一多腔心脏类器官亦可用于毒理学研究，开发具有心腔特异性作用的新药；而从患者来源干细胞开发出的心脏类器官，还将有助对发育缺陷的了解、治疗和预防。