《Nature Cell Biology》血液形成的核心是什么？

　　研究人员在模仿胚胎发育的过程中，调整形成心脏的类器官以产生血细胞。

　　

从石头中获得血液是不可能的，但从3D迷你心脏中培养血液现在已经成为现实。汉诺威医学院的发育生物学家Robert Zweigerdt领导的一个研究小组此前曾在培养液中利用人类多能干细胞制造出心脏形成类器官（HFOs）这些微型原始心脏结构展示了存在于发育中的人类心脏中的多层组织。它们还具有产生血细胞的潜在能力。在最近发表在《Nature Cell Biology》上的一项研究中，Zweigerdt和他的团队调整了他们的HFO模型，创造出了造血(BG)-HFO，它概括了胚胎血细胞发育的关键方面

早在人类骨髓接管造血的任务之前，在发育中的胚胎中就出现了离散的血细胞生成波。Zweigerdt实验室的博士后研究员、该研究的合著者Miriana Dardano使用细胞因子和生长因子的混合物修改了原始的HFO模型，以促进这些类器官产生血细胞，包括红细胞、单核细胞和巨噬细胞。结果是一个由心脏、内皮和造血组织组成的多组织类器官。

“很高兴看到，在修改方案后，有可能在一个已经概括了心脏发育方面的系统中模拟造血。这是因为造血组织、内皮组织和心脏组织都来自同一个胚胎组织，”Dardano说。“从发展的角度来看，这是有道理的。我们让所有这些组织同时发育，它们遵循一种特定的模式，概括了胚胎内区域的形态，心脏组织在那里发育，并产生了造血功能。”

胚胎发生依赖于一个精心安排的、可复制的模式形成程序，该程序创造了最终发育成器官的多组织结构。人类心脏也不例外，通过模仿其高度保守的组织设计，Zweigerdt的团队为疾病建模创造了新的机会。“有了这些类器官，我们现在可以在体外研究人类发育的机制。真正令人兴奋的是（潜在的）更复杂的先天性心脏病体外模型，”Zweigerdt说。“比如说，基因敲除或改变发育的化学调节的结果将在这种模式形成中表达，这是可以使用显微镜相对容易地监测的。”

例如，BG-HFO模型可用于深入了解子宫内暴露于烟草或某些药物如何导致先天性心脏缺陷。该模型还具有药物筛选和再生医学应用的潜力。

Zweigerdt实验室的博士后研究员、该研究的合著者Lika Drakhlis是第一个创建原始HFO模型的人。“在培养皿中进行发育生物学研究，看看胚胎和干细胞发生了什么，这是非常有趣的，”Drakhlis说。在BG-HFO模型的案例中，关键是找出如何用正确的化学线索组合来引导干细胞，推动它们沿着模仿心脏胚胎发生的发育途径前进。他们重现了胚胎血液发育的事实是非同寻常的。

“看到这个模型比我想象的更有效，我感到非常高兴和惊讶，”Drakhlis说。

临床科学家、Versiti血液研究所的研究员Sridhar Rao没有参与这项研究，他认为这项工作是一个重要的进步。Rao说：“我很惊讶，通过一些微妙的调整，他们能够从形成心脏的类器官中获得造血单位。在胎盘哺乳动物的正常胚胎发育过程中，血液系统和心血管系统是同时发育的，但两者（彼此）的影响一直很难研究。这项工作是该领域的一个重要进步，因为它允许在培养皿中以更机械的方式研究这两种方法。”

Zweigerdt期待着探索BG-HFO模型的全部潜力。Zweigerdt说：“这些组织的成熟度是有限的，这是我们正在研究的问题，看看它是否能进一步发展到更成熟。”

目前，原始心脏为人类心脏、内皮细胞和多功能造血细胞如何共同发育提供了一个迷人的一瞥，将胚胎发育的血肉带到科学家的指尖。