自组装模型同时形成多种心脏细胞
单一心肌细胞培养难以反映心脏内多种细胞之间的相互作用。密歇根州立大学（Michigan State University）团队从人多能干细胞建立三维自组装模型，通过调节发育相关信号，获得含心肌、心外膜、心内膜、成纤维细胞和内皮细胞的心脏类器官。
研究先比较模型形成的效率和组织组成，再检查其是否具备心脏发育相关结构及功能。培养中的类器官最早约在第 6 天出现搏动，第 10 天可见稳定规律搏动，并在研究观察到的最长 8 周内保持活动。图 1 比较了 3 条诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）系和 1 条胚胎干细胞系的心肌比例及搏动表现。
窄屏可横向滑动查看完整图表。
与胎儿心脏比较细胞组成和转录特征
研究把类器官的转录数据与单层心肌分化数据、孕龄第 57–67 天的胎儿心脏公开数据比较。类器官中与心外膜、内皮、心内膜和心脏成纤维细胞有关的表达更丰富，整体转录特征比单层培养更接近相应胎儿心脏资料。
免疫荧光观察进一步显示心内膜样细胞位于腔室内侧，成纤维细胞与心肌区域交错，内皮细胞形成相连的管状结构。这些结果支持模型形成多细胞组织结构；作者同时指出，血管样结构的成熟度、连通性和实际功能仍需单独检验。
类器官还出现不同心脏发育区域相关的标志物，以及 MYL2 阳性的心室样细胞和 MYL7 阳性的心房样细胞。第 15 天模型中，这两类细胞处于相邻但不同的区域。
生长因子改善结构，但未增加主要细胞比例
研究在基础模型条件上加入骨形态发生蛋白 4（bone morphogenetic protein 4，BMP4）和激活素 A（Activin A），比较生长和结构变化。处理后类器官直径约增大 15%，腔室之间的连接程度约提高 50%，PECAM1 阳性细胞比例也相对增加；心肌和心外膜细胞比例则未出现显著差异。
腔室、电活动和凋亡参照共同用于模型质控
光学相干断层成像（optical coherence tomography，OCT）显示第 15 天类器官内有多个相连腔室。作者还检查这些空腔是否可能来自内部细胞死亡：常规条件下未见明显凋亡报告信号，用多柔比星（doxorubicin）处理的阳性对照则显示细胞死亡迹象。该比较用于判别模型结构和凋亡状态，未建立一组药物的心脏毒性预测性能。
超微结构观察可见肌节、线粒体和细胞间连接；微电极阵列记录到规律电活动，钙成像显示较一致的钙变化。不同指标分别说明结构形成、细胞电活动及钙处理表现，作者把这些结果与发育中的胎儿心脏特征相比较。
高葡萄糖与高胰岛素条件改变发育表型
研究设置正常样与孕前糖尿病样培养条件，分别采用 3.5 mM 与 11.1 mM 葡萄糖，并同时调整胰岛素水平。高葡萄糖/高胰岛素条件下，类器官在约 1 周后更大，发育中持续保持较圆的形态，电活动出现不规律变化。
与正常样条件比较，糖尿病样模型中细胞的耗氧降低、糖酵解增加，肌节周围线粒体较少，脂滴较多。心室样细胞区域缩小，心房样区域扩大，心外膜与心肌的排列也发生改变。作者据此认为模型再现了孕前糖尿病相关先天性心脏病的部分发育和代谢异常。
作者提出药物发现用途，并说明模型的发育局限
论文把这一可扩展的人源模型设计用于后续药理研究，并提出寻找预防或改善相关发育异常的候选药物。本研究的主要验证仍是模型形成、与胎儿心脏的比较及糖尿病样培养条件下的表型，具体治疗药物筛选属于未来用途。
作者指出，类器官随培养时间延长可能偏离正常发育路径，形态和解剖结构的再现程度仍有限。后续改进还包括形成能够提供营养的有效血管网络。