类器官研究发展 - 2009年荷兰Hubrecht研究所首次使用小鼠肠道成体干细胞培育出肠道类器官，开创类器官研究时代[1] - 类器官应用广泛，包括大脑类器官研究神经发育障碍、肠道类器官模拟乳糜泻、肺类器官研究新冠病毒、心脏类器官测试微重力影响[1] - 传统类器官因缺乏血管系统，直径超过3毫米时会出现内部细胞死亡，限制其发展[1] 血管化类器官技术突破 - 斯坦福大学团队在Science发表研究，开发出将人类多能干细胞(hPSC)培养为血管化心脏和肝脏类器官的方法[2][3] - 新技术使类器官体积更大、发育更成熟，可作为更实用的生物模型研究器官发育和药物影响[3] - 血管化类器官未来或可用于移植，通过血管系统与宿主连接提高存活率[3] 血管化心脏类器官研发细节 - 研究团队测试34种培养配方，第32号配方最优，能生成最多心肌细胞(CM)、内皮细胞(EC)和平滑肌细胞(SMC)[6][7] - 血管化心脏类器官(cVO)呈甜甜圈形状，内部为心肌和平滑肌细胞，外部形成直径10-100微米的血管网络[10] - 单细胞RNA测序显示cVO包含15-17种细胞类型，接近六周人类胚胎心脏(16种)[11] - NOTCH和BMP信号通路是cVO血管形成关键，抑制BMP影响更大[13] 技术应用与扩展 - 血管化策略具有普适性，成功培育出包含分支血管网络的血管化肝脏类器官(hVO)[14] - 研究证实阿片类药物会刺激类器官血管增生，验证其药物测试价值[12] - 未来计划延长培养时间优化血管网络，并添加免疫细胞等使类器官更接近成人器官结构[16] 人类多能干细胞潜力 - hPSC(包括hESC和hiPSC)可分化为心肌细胞、肝细胞及各类血管细胞，是构建类器官的基础[5] - 血管化技术解决类器官中心缺氧坏死问题，提升发育模型准确性和药物发现效率[5]