曾经有一段时间，在实验室里培养器官的想法只能出现在科幻小说中。如今，随着类器官的出现，干细胞生物学和组织工程学正在将虚构变成现实：实验室生长在解剖学上正确且具有生理功能的微小组织和器官。

类器官的吸引力是显而易见的。从本质上讲，它们可以为我们提供按需生产的组织和微型器官，用于制药和医学研究，而无需始终依赖捐助者。尽管这个目标可能还有很长的路要走，但正在逐步前进。

洛桑联邦理工学院EpFL一直在参与类器官的开发，由生命科学学院的Matthias Lütolf实验室负责。这一实验室今年发表了多篇相关论文，包括有关规范类器官生长，3D打印类器官，生产基于类器官的功能性小肠的论文，这是开创性的Nature论文，在该领域处于领先地位。

近期Lütolf实验室又实现了在胚胎早期阶段成功生产出小鼠心脏类器官。该项目由Lütolf实验室的博士后研究员Giuliana Rossi领导，相关成果公布在Cell Stem Cell杂志上。

研究人员从小鼠的胚胎干细胞中生长出类器官，在适当的条件下，它们可以自组织成“模仿真实器官中发现的组织结构，细胞组成和功能方面”。在本文中。胚胎干细胞被置于特定条件下的细胞培养中，形成了一个称为“gastruloid”的三维聚集体，可以跟随小鼠胚胎的发育阶段。

研究指出，gastruloid可用于模仿胚胎中心脏发育的早期阶段。这是类器官未经探索的用途，类器官通常生长成模仿成年的组织和器官。但是，小鼠gastruloid具有三个特征，使其成为模仿胚胎发育的合适模板：它们建立了像真实胚胎一样的发育计划，并且显示出相似的基因表达模式。当涉及到心脏（它是在胚胎中形成并起作用的第一个器官）时，小鼠gastruloid也保留了重要的组织与组织之间的相互作用。

为此，研究人员将小鼠胚胎干细胞暴露于已知能促进心脏生长的三个因素的“鸡尾酒”中。 168小时后，产生的gastruloid显示出心脏早期发育的迹象：它们表达了几个调节胚胎中心血管发育的基因，甚至产生类似于血管网络的基因。

更重要的是，研究人员发现gastruloid形成了“前心脏新月状结构域”。这种结构产生了跳动的心脏组织，类似于胚胎心脏。就像胚胎心脏的肌肉细胞一样，跳动隔间也对钙离子敏感。

这一突破性的工作为类器官打开了一个全新的维度，表明它们也可以用于模拟胚胎发育阶段。 Giuliana Rossi说：“胚胎类器官的优势之一是，通过多种组织的共同发展，它们保留了胚胎器官发生所必需的关键相互作用。因此，新兴的心脏细胞处于与它们在胚胎中遇到的环境相似的环境中。”

（生物通）

原文标题：

Giuliana Rossi, Nicolas Broguiere, Matthew Miyamoto, Andrea Boni, Romain Guiet, Mehmet Girgin, Robert G. Kelly, Chulan Kwon, Matthias p. Lutolf. Capturing Cardiogenesis in Gastruloids. Cell Stem Cell 10 November 2020. DOI: 10.1016/j.stem.2020.10.013