人源诱导性多能干细胞衍生的三维器官型心脏微组织在长期培养中的生成与成熟

心血管疾病仍然是全球死亡的主要原因；因此，越来越关注开发适合研究个性化医学和临床前测试的生理相关体外心血管组织模型。尽管最近取得了一些进展，但能够重现组织复杂性和成熟度的模型仍然有限。我们建立了一种无支架的协议，能够从诱导性多能干细胞（hiPSCs）体外生成多细胞、跳动的人心脏微组织——即人源器官型心脏微组织（hOCMTs），这些微组织表现出一定程度的自我组织能力，并且可以长期培养。这是通过在二维单层培养中将hiPSC向心血管谱系分化，然后在低附着培养皿中进一步聚集成三维结构来实现的。生成的hOCMTs包含多种生理上组成心脏的细胞类型，且在没有外部刺激的情况下跳动超过100天。我们展示了与标准单层心脏分化相比，三维hOCMTs表现出更好的心脏特异性、存活率和代谢成熟度。我们还通过hOCMTs对心脏活性药物的反应在长期培养中确认了其功能性。此外，我们证明它们可以用于研究化疗引起的心脏毒性。由于在延长培养时间中表现出自我组织趋势、细胞异质性和功能，我们还可以将这些构建物确认为人心脏类器官（hCOs）。本研究可能有助于开发更具生理相关性的心脏组织模型，并成为未来心血管生物学转化研究的强大平台。