用 2 类细胞和报告荧光观察纤维化反应
心脏纤维化药物需要抑制成纤维细胞过度活化,同时保留心肌功能。斯坦福大学(Stanford University)与加州大学洛杉矶分校(University of California, Los Angeles)等机构在 Circulation Research 发表原始研究短报告,建立了可同时完成这两类测试的三维心脏类器官。
团队将人诱导多能干细胞(iPSC)来源心肌细胞与心脏成纤维细胞按 4:1 混合,每孔接种 20,000 个细胞。类器官形成后第 3 天开始稳定收缩,可维持至少 40 天。成纤维细胞来自 ACTA2-Clover2 报告细胞系,肌成纤维细胞活化时荧光增强。
TGF-β 刺激使报告荧光升高,TGF-β 通路抑制剂 SB431542 和吡非尼酮可降低该信号。团队用高内涵成像测量荧光,同时保留收缩、钙处理和活性检测,以观察候选对心肌的影响。
初筛中,三维模型呈现二维培养未见的药物反应
初筛比较了 8 种药物,包括沙库巴曲/缬沙坦、缬沙坦、美托洛尔、托拉塞米、呋塞米、阿司匹林、索拉非尼和双氢青蒿素(DHA)。沙库巴曲/缬沙坦、托拉塞米、DHA 与索拉非尼明显降低 TGF-β 诱导的 Clover2 信号,其余药物作用较小。
沙库巴曲/缬沙坦的明显效应出现在三维类器官中,二维心脏成纤维细胞培养没有同样反应。作者结合既有研究解释,沙库巴曲的作用涉及心肌来源利钠肽,这使两类细胞共同培养具有实际药理意义。
进一步测量发现,索拉非尼虽降低纤维化报告信号,也使收缩减弱、钙瞬变衰减延长和活性降低。其余 3 个有效候选在相应测试中未见显著心肌毒性。这一比较将抗纤维化信号与心肌功能分开评价。
PT30 降低纤维化信号,并改善预诱导后的收缩
团队随后筛选新合成的 DHA 衍生物,考察是否能改善母体药物较快代谢的问题。PT30 在类器官中的抗纤维化 EC50 低于 2 μM,测试浓度至 20 μM 未见显著毒性。小鼠口服药代研究显示,其半衰期、血药浓度与总暴露高于青蒿琥酯和 DHA。
除 TGF-β 外,PT30 也降低多种促纤维化刺激引起的报告荧光。另一组实验先用 TGF-β 刺激 7 天,再在继续刺激时加入 PT30,处理 14 天。药物组的细胞外基质沉积减少,收缩与舒张速度改善。

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类器官结果与小鼠验证相衔接
团队在 2 种小鼠心脏纤维化模型中进一步测试 PT30。一种在血管紧张素 II/苯肾上腺素刺激同时给药,评价预防效果;另一种在主动脉缩窄手术 4 周后、心功能已受损时开始给药,评价治疗效果。2 种模型均观察到心功能改善及胶原减少。
类器官 RNA-seq 和蛋白检测显示,PT30 可减弱促纤维化条件下的部分基因变化,以及 ERK、JNK 磷酸化。另在过表达 MD2 和 TLR4 的 HEK 细胞中,近邻连接分析(PLA)显示两者相互作用信号减弱,作者据此讨论 MD2-TLR4 通路与候选作用的关系。
这些结果构成了候选筛选和动物验证,PT30 仍处于临床前研究阶段。作者提出继续开展剂量范围、药代优化和长期毒理,并在更广泛的 iPSC 遗传背景中验证类器官平台。