在美国，某人每40秒钟就会心脏病发作一次，但研究人员还没有一种模型可以完全模仿心脏病发作后人体内发生的事情。

南卡罗来纳州医科大学(MUSC)和克莱姆森大学的一个研究小组最近在《自然生物医学工程》上的一篇文章中报道说，他们已经开发出直径小于1毫米的人类心脏类器官，这种类器官与心脏发生的生理状况极为相似攻击。

该团队由生物工程师Ying Mei博士领导，他在MUSC和克莱姆森大学担任联合教职。他是MUSC Clemson生物工程计划的一部分，该计划将Clemson生物工程师和生物工程博士学位的学生安置在MUSC校园中，以便他们可以与需要工程解决方案的临床医生进行互动。本文的主要作者Dylan Richards博士是联合项目的毕业生。

理查兹说：“我们基本上能够把握心脏病发作的3D复杂性，然后将其缩小为显微组织模型。”

类器官是直径小于1毫米的三维多细胞组织。这些类器官或微组织的功能类似于它们的对应器官。在这种情况下，心脏类器官实际上像人的心脏一样跳动和收缩。该模型使用诱导的多能干细胞，几乎像“母体细胞”一样，将其分裂并成熟为几种类型的心脏细胞，它们相互作用并自组装形成类器官。

传统上，生物学家使用盘子或动物模型(例如小鼠或大鼠)中的细胞来模拟正在研究的疾病。这些方法都有其自身的缺点，因此类器官模型得以克服。

盘中的细胞非常适合在细胞水平上学习事物，但是细胞在平面上二维生长非常不自然。

动物模型对于下一步概述人体中发生的事情非常有用，但是类器官，尤其是心脏类器官，最接近于再现人类中发生的事情。

理查兹解释说：“老鼠的心脏跳动的速度是人类的五到十倍。”由于规模，这些机制在物理上是如何工作的-电生理学和泵浦作用-只是有所不同。

相比之下，心脏类器官可重现人的心脏，并非常类似于心脏病发作引起的氧气短缺后发生的组织功能障碍。由于心脏病发作后很难立即获得样本，因此我们对心脏病的大部分了解来自最初缺氧后很长时间的观察结果。类器官模型填补了这一空白，使氧气剥夺后可以立即看到。

类器官模型的理查兹说：“这可以帮助我们更好地了解细胞在短期内如何反应，从而反过来对长期损害产生影响。”

该模型还使研究人员能够测试心脏药物是否可以改善心脏病发作的结果。

理查兹解释说：“它可以帮助我们确定一种药物是否能有效防止这种损害，或防止对缺氧的有害反应。”

该模型还可以提供一种方法来测试在健康心脏中安全的药物在患病的心脏中是否也安全。这些信息可以指导医生在心脏病发作时患有心脏病的患者中更适当地开药。

简而言之，该模型为研究人员提供了他们从未有过的心脏病发作的早期事件的理解。但是Mei打算通过包含免疫细胞来使模型更好。免疫细胞负责清除由心脏病发作引起的任何死亡细胞，但是通过这样做，它们可以确定免疫细胞在缺氧损害后如何在心脏组织的重组中发挥作用。Mei实验室想研究他们如何做到这一点，以期防止心脏受损但仍然生活的区域死亡。

Mei还想研究患者遗传学对他们结局的影响。他的实验室目前正在从具有不同结果的患者的细胞中创建类器官。这些类器官可以用来帮助我们更全面地了解患者的特定遗传特征如何影响他或她的康复。

“我们不是第一个概括细胞水平甚至组织水平反应的人。但是，我认为，我们是第一个概括器官水平反应的人，” Mei说。