Nature医学突破：利用患者干细胞构建芯片上的疾病模型

　　来自哈佛大学的科学家通过联合干细胞和“芯片上的器官”（ organ-on-a-chip）技术，第一次培育出了携带一种遗传性心血管疾病的人类功能性心脏组织。这一研究似乎标志着朝着个体化医疗迈出了一大步，其证实了可在实验室中复制出包含患者特异性遗传疾病的大块组织。

　　这一发表在《自然医学》（Nature Medicine）杂志上的研究工作，是由来自哈佛大学干细胞研究所、Wyss生物工程研究所、波士顿儿童医院、哈佛工程与应用科学学院，及哈佛医学院的科学家们合作完成。

　　利用跨学科方法，研究人员模拟出了由单基因Tafazzin（TAZ）突变所引起的一种罕见的X连锁遗传性心脏病——Barth综合征。这一疾病主要发生于男孩，表现为一些心脏及骨骼肌功能异常症状，当前无法医治。

　　研究人员从两名Barth综合征患者处取得皮肤细胞，并操控这些细胞变成了携带患者TAZ突变的干细胞。研究人员并没有利用这些干细胞在培养皿中生成单个的心肌细胞，而是将它们放置在模拟自然环境、铺有细胞外基质蛋白的芯片上进行培养，诱导这些细胞连接到一起，就好像正在形成病变人类心脏一样。如同在Barth综合征患者心肌中看到的，这些工程病变组织收缩无力。

　　随后研究人员利用基因编辑技术突变了正常细胞中的TAZ,证实这一突变足以引起工程组织收缩无力。另一方面，他们将TAZ基因产物传递到实验室病变组织中纠正了收缩缺陷，构建出了第一个基于组织的遗传性心脏病纠正模型。

　　芯片上的器官技术专家Kevin Kit Parker 说：“直到构建出大块的器官，看到它发挥功能或丧失功能的机制，你才能真正了解单个细胞遗传突变的意义。我们看到源自Barth综合征患者的细胞收缩较弱，且有不规则的组织装配。从构建单个细胞的疾病模型一路到构建出心脏组织的疾病模型，我认为这是一个极大的进步。

　　并且，研究人员发现TAZ突变是通过破坏线粒体的正常活动来发挥了作用。但这一突变似乎并没有影响细胞的整个能量供应。

　　“TAZ突变使得Barth综合征细胞生成了过量的活性氧簇(ROS)——线粒体释放的一种细胞代谢正常副产物，过去这未被确认为是这一疾病的一个重要组成部分，”William Pu博士说。

　　“我们证实，至少在实验室中，如果你消除过量的ROS生成，那么你就可以恢复心脏的收缩功能。而能否在动物模型或患者中实现它则代表了一个完全不同的故事，如果可以做到的话，其表明了一个新的治疗角度，”Pu说。

　　Pu的研究小组现正试图转化这一研究发现，在Barth综合征模型中完成ROS治疗和基因替代治疗，看看是否有可能有些什么有潜力帮助到人类患者。同时，科学家们正在利用他们的人类“芯片上的心脏病”模型作为测试平台来检测一些或许可用于治疗这一疾病的药物。