改变游戏规则的新发现:自定节奏的微型心脏模型

【字体: 时间:2023年08月09日 来源:AAAS

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  由希伯来大学的Yaakov Nahmias教授领导的发现标志着心血管研究的新时代,这种自定节奏的微型心脏模型,是挽救生命和提高患者预后的关键。传感器揭示了一种在小动物身上没有发现的心律失常新机制,有望替代动物试验

  

一个由来自耶路撒冷希伯来大学、以色列理工学院和组织动力学有限公司的Yaakov Nahmias教授领导的研究团队公布了一个微型人类心脏模型,这是一个了不起的突破,可能会改变药物测试和心血管研究。这项研究发表在《自然生物医学工程》杂志上,介绍了一种自定节奏的多室人类心脏模型,其大小不超过一粒米,有望彻底改变我们研究心脏及其功能的方式。

心血管疾病仍然是全球死亡的主要原因,强调了这一开创性工作的至关重要性。Nahmias教授和他的团队开始了一项复杂的努力,利用人类诱导多能干细胞(hiPSC)创建一个精确的人类心脏复制品。最终的模型包括多个腔室、起搏器簇、心外膜和心内膜,所有这些都是精心设计的,模仿人类心脏的结构和功能。

这种心脏模型最重要的特点之一是它能够提供必要参数的实时测量,如耗氧量、细胞外场电位和心脏收缩。这种能力使科学家们对心脏功能和疾病有了前所未有的了解,使其成为心血管研究领域的游戏规则改变者。

这个心脏模型大约有半粒米那么大,代表了心脏研究领域的一项非凡成就,在精准药物测试方面具有巨大潜力。研究小组已经取得了突破性的发现,这些发现是以前使用传统方法无法实现的。值得注意的是,心脏模型揭示了一种不同于传统动物模型所观察到的心律失常的新形式,从而为研究人体生理学提供了新的途径。

这一发现的意义延伸到制药业,因为它使研究人员能够获得药物化合物对人类心脏的精确影响的宝贵见解。研究人员用心脏模型对化疗药物米托蒽醌的反应进行了仔细测试。米托蒽醌通常用于治疗白血病和多发性硬化症。通过这些实验,研究人员确定了米托蒽醌是如何通过破坏心脏的电-线粒体偶联来诱发心律失常的。令人鼓舞的是,研究小组还发现了一种潜在的解决方案,即使用二甲双胍,这有望减轻药物的副作用。

Nahmias教授是耶路撒冷希伯来大学Grass生物工程中心主任,他强调了他们工作的重要性。“将我们复杂的人类心脏模型与传感器相结合,使我们能够实时监测关键的生理参数,揭示驱动心律的复杂线粒体动力学。这是人类生理学的新篇章。”Nahmias说。与组织动力学公司合作,科学家们开发了一种机器人系统,可以并行筛选20,000个微小的人类心脏,用于药物发现应用。这种微生理系统的潜在应用是巨大的,有望增强我们对心脏生理学的理解,加速发现更安全、更有效的药物干预措施,为所有人带来更健康的未来。

通过提供无与伦比的准确性和对心血管疾病的见解,这种先进的人类心脏模型有可能彻底改变药物测试方法。有了这个微小的心脏模型,研究人员准备在为世界各地的患者开发更安全、更有效的药物方面取得重大进展,可能挽救生命并改善患者的预后。

此外,微型心脏模型也具有伦理优势,因为它提供了一种可行的替代动物试验的方法。这一突破性发现可能标志着制药业的一个转折点,减少对动物模型的依赖,并在追求医学进步的过程中最大限度地减少对动物的潜在伤害。

总之,Nahmias教授和他的团队开发的微型心脏模型代表了一项具有深远意义的医学研究成就。这种微型但复杂的人类心脏模型有可能重塑药物测试实践,促进我们对心血管疾病的理解,并最终为更健康、更可持续的未来做出贡献。

图片和视频链接:https://drive.google.com/drive/folders/1x4myGjpPyTr1vXyLhLms1WoGPQv7XQIZ?usp=sharing

文章标题

Electro-metabolic coupling in multi-chambered vascularized human cardiac organoids

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