在一项突破性进展中,密歇根医学研究所(Michigan Institute of Medical Innovation)的研究人员成功开发出实验室培育的微型人类心脏模型,为先天性心脏病研究带来革命性工具。这项发表于《自然·生物医学工程》期刊的研究,首次实现了在体外精准模拟人类心脏早期发育过程。
研究团队采用诱导多能干细胞(iPSC)技术,将患者皮肤细胞重编程为具有多能性的干细胞,再通过3D生物打印技术引导其分化为心肌细胞。培育出的微型心脏直径约2毫米,具备自主跳动能力(每分钟60-100次)并形成原始心室腔室结构。"这种模型能真实再现人类心脏发育的关键阶段,"项目首席科学家埃米莉·罗德里格斯博士解释道,"我们成功模拟了胎儿心脏在妊娠第8周的生理状态。"
该技术突破解决了传统研究方法的两大瓶颈:动物模型与人类心脏的生理差异,以及胚胎研究的伦理限制。研究团队已利用该模型测试了15种先天性心脏病相关基因突变,其中3种突变导致的心脏发育异常现象与临床患者完全吻合。特别值得注意的是,当暴露于已知致畸药物沙利度胺时,培育心脏立即出现典型的室间隔缺损。
"这项技术将彻底改变药物心脏毒性筛查流程,"研究所所长詹姆斯·威尔逊强调,"传统动物实验需要6-8周获得结果,而我们的模型在72小时内就能提供可靠数据。"目前该技术已获美国食品药品监督管理局(FDA)批准进入药物安全测试阶段,首个应用项目将针对抗癌药物的心脏副作用进行评估。研究团队预计,五年内该模型将扩展应用于心脏再生疗法研发,为全球3000万先天性心脏病患者提供个性化治疗方案。
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