用机械负荷检验人源心肌组织的表现
卡内基梅隆大学（Carnegie Mellon University）、格罗宁根大学医学中心（University Medical Center Groningen）等团队在 Science Translational Medicine 发表研究，考察人源工程心肌组织的机械负荷。研究者希望同时观察心肌在舒张期受到的拉伸，以及收缩时需要克服的阻力，并比较这些条件怎样改变正常和疾病来源组织的表现。
研究采用人胚胎干细胞和诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）来源的心肌细胞建立三维组织，并加入健康供者的心脏成纤维细胞。疾病部分则使用 1 位携带桥粒斑蛋白基因 DSP 变异、患致心律失常性心肌病的患者来源 iPSC 心肌细胞，与野生型对照比较。
条带既提供负荷，也用于换算收缩力
组织围绕弹性聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）条带形成。心肌收缩使条带弯曲，研究者结合条带尺寸、材料性质及弯曲模型换算组织的收缩力，并用力传感器核对条带弯曲所需的力。
两档弯曲刚度的条带记为 1× 和 8×。研究进一步区分受限培养与动态培养：组织形成后，在第 14–28 天继续受到固定结构限制，或被释放为能够带动条带弯曲、发生明显缩短的状态。由此形成两档负荷与两种培养方式的比较。第 28 天测量时，各组均解除固定，比较此前培养条件造成的功能差异。
较高动态负荷增强对照组织的收缩和传导
在对照组织中，8× 动态组的单次收缩应力接近 8× 受限组的 4 倍，也高于两种 1× 条件。这里的单次收缩应力取收缩峰值与舒张基线之差，并按心肌截面积归一化。8× 两组的收缩缩短幅度约为 13%–15%，1× 两组约为 5%–8%。
较高动态负荷还伴随更整齐的肌纤维排列、部分成熟相关基因上调，以及更快的钙波传导。传导速度由 1× 条件下约 5 cm/s 提高到 8× 动态组约 10 cm/s。不过，提高刺激频率时，收缩力并未随之增加，说明这些组织仍没有具备完整的成熟功能特征。
图 2 的收缩比较每组采用 4–6 个组织，来自同一次心肌细胞分化；图 4 的传导测量每组为 3–4 个组织。两类检测分别使用各自的组织样本。
动态负荷显现患者来源组织的异常
这位患者的两条 DSP 等位基因分别带有变异，来源心肌细胞的桥粒斑蛋白减少。二维单层拉伸时，患者细胞的部分桥粒蛋白定位与对照不同，但桥粒数量和蛋白密度没有出现同样的减少。
转入三维动态负荷后，DSP 变异组织出现更明显的差别。在 8× 动态条件下，组织桥粒数量和蛋白密度降低，舒张时组织变长，收缩缩短幅度和收缩应力下降。8× 受限组却可表现为较高的单次收缩应力；同一种遗传背景在不同受力状态下，测量结果并不相同。
部分组织断裂，后续力学分析来自仍完整的组织
约一半 DSP 变异 8× 动态组织在解除固定后的 48 小时内断裂。仍完整的组织继续伸长，其收缩缩短幅度由对照约 10% 降至不足 5%，收缩功和功率也降低。断裂本身是模型表现的一部分，后续记录则描述了尚能保持完整结构的组织。
图 6 中，患者来源组织采用 10 次心肌细胞分化，对照采用 4 次分化，各条件组织数量为 6–16 个。这些重复来自单病例及相应对照模型，患者来源分化次数更多，原因是较高动态负荷下组织断裂较多。
机械条件显现部分表型，短期模型仍有缺口
研究没有在 DSP 变异组织中观察到心律失常，也没有出现患者病程中常见的纤维脂肪浸润。作者认为，这些差别可能与线性组织的传导结构、约 1 个月的培养时间及细胞组成有关：模型只有心肌细胞来自患者，成纤维细胞来自健康供者。
这项比较说明，研究细胞连接或骨架异常时，组织是否能在负荷下缩短和伸长，会影响目标表型能否显现。论文给出的是模型功能与疾病条件的检验，没有进行药物筛选或治疗效果预测。