实验室培育的心脏组织自主跳动，传感器实时追踪力量变化
由蒙特利尔大学提供
Lisa Lock编辑，Robert Egan审核
蒙特利尔大学及其附属圣心医院阿齐埃利研究中心的科学家们在心血管疾病研究中取得重大进展：他们成功创建了功能性三维心脏组织，该组织能在体外自主跳动。这种组织集成了微传感器，能够对收缩特性进行精细调谐的实时分析。这一进展标志着在模拟人类心脏疾病和进行临床前药物测试方面迈出了重要一步。
"芯片上的心脏"
这种被称为"芯片上的心脏"的工程心脏组织是通过3D生物打印技术生产的，使用了Savoji实验室开发的生物墨水，该墨水利用患者采集的干细胞，从而能够创建个性化的人类心脏模型。
这项研究由圣心医院实验室的蒙特利尔大学药理学和生理学教授Houman Savoji及其博士生Ali Mousavi领导，详细内容发表在《Small》期刊上。该技术的初始版本两年前发表在《Applied Materials Today》期刊上。
新研究标志着重大进展：直接将超柔软、生物相容性和荧光机械传感器集成到心脏组织内部。这些传感器能够以前所未有的精度测量细胞层面和整个组织产生的收缩力，使用的是非破坏性光学方法。
该研究的示意图描述了通过将新生大鼠心肌细胞包裹在纤维蛋白/Geltrex水凝胶混合物中形成组织的过程。来源：Small (2025)。DOI: 10.1002/smll.202504493
与现有的"芯片上的心脏"平台（通常难以捕捉动态3D组织内的局部力量）不同，这种方法提供了高分辨率、实时的机械数据。因此，它更准确地反映了人类心肌的复杂性，心肌是负责心脏收缩的肌肉。
研究人员还测量了组织内的钙活动，实时可视化触发每次心跳的钙波。他们进一步证明，他们的"芯片上的心脏"对药物的反应与真实的心脏组织一样，证实了该模型在药理学筛选中的敏感性。
在先前的研究中，研究人员创建了"芯片上的心脏"——使用含有患者自身干细胞的生物墨水3D打印的环形装置。
下一步：更多疾病的模型
研究团队目前正在努力开发心血管疾病的模型，如扩张型心肌病和某些心律失常，方法是将来自患有这些疾病的患者的细胞衍生组织与来自健康个体的组织进行比较。
研究人员表示，这项技术最终可能实现广泛心脏疾病的建模和潜在疗法的精确诊断。
该研究的第一作者Mousavi表示："能够实时观察组织对不同化合物的反应，对于临床前开发和转化研究来说是一个主要优势。这使我们能够在不进行任何侵入性程序的情况下，直接在患者自身的细胞上进行测试。"
该研究的主要调查员Savoji补充道："这一突破使我们更接近真正的精准医疗，因为它使我们能够在治疗开始前确定对每个人最有效的药物。"
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