來自哈佛大學(xué)的科學(xué)家通過聯(lián)合干細(xì)胞和“芯片上的器官”（ organ-on-a-chip）技術(shù)，第一次培育出了攜帶一種遺傳性心血管疾病的人類功能性心臟組織。這一研究似乎標(biāo)志著朝著個體化醫(yī)療邁出了一大步，其證實了可在實驗室中復(fù)制出包含患者特異性遺傳疾病的大塊組織。

這一發(fā)表在《自然醫(yī)學(xué)》（Nature Medicine）雜志上的研究工作，是由來自哈佛大學(xué)干細(xì)胞研究所、Wyss生物工程研究所、波士頓兒童醫(yī)院、哈佛工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院，及哈佛醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家們合作完成。

利用跨學(xué)科方法，研究人員模擬出了由單基因Tafazzin（TAZ）突變所引起的一種罕見的X連鎖遺傳性心臟病——Barth綜合征。這一疾病主要發(fā)生于男孩，表現(xiàn)為一些心臟及骨骼肌功能異常癥狀，當(dāng)前無法醫(yī)治。

研究人員從兩名Barth綜合征患者處取得皮膚細(xì)胞，并操控這些細(xì)胞變成了攜帶患者TAZ突變的干細(xì)胞。研究人員并沒有利用這些干細(xì)胞在培養(yǎng)皿中生成單個的心肌細(xì)胞，而是將它們放置在模擬自然環(huán)境、鋪有細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的芯片上進(jìn)行培養(yǎng)，誘導(dǎo)這些細(xì)胞連接到一起，就好像正在形成病變?nèi)祟愋呐K一樣。如同在Barth綜合征患者心肌中看到的，這些工程病變組織收縮無力。

隨后研究人員利用基因編輯技術(shù)突變了正常細(xì)胞中的TAZ,證實這一突變足以引起工程組織收縮無力。另一方面，他們將TAZ基因產(chǎn)物傳遞到實驗室病變組織中糾正了收縮缺陷，構(gòu)建出了第一個基于組織的遺傳性心臟病糾正模型。

芯片上的器官技術(shù)專家Kevin Kit Parker 說：“直到構(gòu)建出大塊的器官，看到它發(fā)揮功能或喪失功能的機(jī)制，你才能真正了解單個細(xì)胞遺傳突變的意義。我們看到源自Barth綜合征患者的細(xì)胞收縮較弱，且有不規(guī)則的組織裝配。從構(gòu)建單個細(xì)胞的疾病模型一路到構(gòu)建出心臟組織的疾病模型，我認(rèn)為這是一個極大的進(jìn)步。”

并且，研究人員發(fā)現(xiàn)TAZ突變是通過破壞線粒體的正?；顒觼戆l(fā)揮了作用。但這一突變似乎并沒有影響細(xì)胞的整個能量供應(yīng)。

“TAZ突變使得Barth綜合征細(xì)胞生成了過量的活性氧簇(ROS)——線粒體釋放的一種細(xì)胞代謝正常副產(chǎn)物，過去這未被確認(rèn)為是這一疾病的一個重要組成部分，”William Pu博士說。

“我們證實，至少在實驗室中，如果你消除過量的ROS生成，那么你就可以恢復(fù)心臟的收縮功能。而能否在動物模型或患者中實現(xiàn)它則代表了一個完全不同的故事，如果可以做到的話，其表明了一個新的治療角度，”Pu說。

Pu的研究小組現(xiàn)正試圖轉(zhuǎn)化這一研究發(fā)現(xiàn)，在Barth綜合征模型中完成ROS治療和基因替代治療，看看是否有可能有些什么有潛力幫助到人類患者。同時，科學(xué)家們正在利用他們的人類“芯片上的心臟病”模型作為測試平臺來檢測一些或許可用于治療這一疾病的藥物。