混合 H9 与 SOX17 编辑细胞,兼顾内皮形成与自发搏动
普渡大学(Purdue University)与宾夕法尼亚州立大学(The Pennsylvania State University)团队在 Biotechnology and Bioengineering 报道,通过诱导 SOX17 表达,调节心血管类器官的内皮成分,并用药物和损伤实验检验模型反应。
研究从 H9 人胚胎干细胞建立可由多西环素诱导 SOX17 的编辑克隆。单用未编辑 H9,类器官以心肌标志为主、内皮信号较少;单用编辑细胞,内皮结构明显但缺少自发搏动。混合 2 类细胞后,可在同一类器官中获得内皮网络与搏动心肌。
后续实验采用 H9 与编辑细胞 2:1 的起始比例。团队还在第 6 天短暂激活 Wnt 信号,促进心外膜相关细胞形成,使模型同时出现心肌、内皮和心外膜相关标志。
7 个类器官出现内腔样结构,细胞在内外层分布
在组织成像样本中,7/11 个类器官形成内腔样空隙。SOX17 与 VE-cadherin 阳性的内皮结构主要位于内部、沿空隙分布;心肌与心外膜相关结构多分布于外围。
混合细胞生成的类器官还表现出肌球蛋白轻链标志的变化:MYL7 较低,MYL2 较高。作者将这一结果视为心肌亚型分化及成熟的分子线索,同时指出模型仍含少量其他细胞,细胞间作用机制需要继续研究。

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多柔比星降低活性,并使可见搏动减少
团队分别用 1 和 5 μM 多柔比星处理类器官 3 天,再观察搏动、钙瞬变与细胞活性。高浓度组可见搏动逐渐丧失,低浓度组仍保留可测的收缩。
5 μM 组虽仍可检测到钙信号,收缩却明显不规则,钙瞬变峰值及持续时间也降低。后续 ATP 发光检测显示,活性降幅超过 80%,类器官仍能保持球形外观。形态完整、钙信号存在与功能保持在这一实验中呈现不同变化。
冷冻损伤后,卡托普利保留部分功能
另一组实验在分化第 15 天,用液氮冷却的针接触类器官 5 秒,制造局部冷冻损伤。未用卡托普利时,搏动频率与可见搏动范围持续下降,至损伤后第 6 天停止收缩。
损伤后加入卡托普利的类器官保留有限、不规则的搏动,ATP 发光信号较高,肌节 α-actinin 信号也较高。损伤组升高的 vimentin 信号在药物组减弱。这里评价的是冷冻损伤后的恢复,模型没有重建冠状动脉堵塞过程。
异丙肾上腺素增强钙瞬变,搏动频率变化较小
团队还用异丙肾上腺素处理 3 天。类器官的搏动幅度增加,搏动频率与处理前近似;Fluo-4 钙成像显示,峰值由 1.14 增至 1.67,半峰持续时间缩短。
这组药理反应与多柔比星、冷冻损伤实验共同检验了模型的不同功能。作者将可调细胞组成作为平台特点;进一步应用仍需更充分的细胞组成定量,以及不同心血管细胞之间相互作用的研究。