学分:卡内基梅隆大学生物医学工程系
心脏组织工程的进展为从心脏修复到疾病模型的一系列有用的应用提供了希望
作为与生物工程功能性人体器官相关的积极、持续研究的一部分，亚当·范伯格和他的团队正在从发育中的心脏中寻找重建人类心肌的灵感
在成人心脏内部，心肌(肌壁)被组织成一个复杂的结构，有排列整齐的心肌细胞(心脏细胞)层，以不同的方向包裹以支持其泵送能力
它是在胚胎形态发生过程中形成的，心脏从线性管开始，转变成四腔结构
为了更好地理解心肌细胞在胚胎内部重组时是如何相互作用的，范伯格的团队利用纤连蛋白微图案构建了二维组织，以识别和观察细胞间和细胞间细胞外基质(ECM)的相互作用
先前的研究探索了心肌细胞如何组织成一个排列整齐的组织；然而，驱动心肌细胞排列的个体物理、机械和生物化学因素在很大程度上仍然未知
“我们有兴趣探索影响人类心肌组织结构形成和最终功能的多种因素，”最近发表在《科学报告》上的研究负责人、前材料科学与工程博士伊万·巴塔洛夫解释说
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“为了评估心肌细胞如何相互作用，以及它们如何与细胞外基质相互作用，我们必须分离它们的相互作用，因为它们自然会一起发生
" 该小组的研究需要大量数据、复杂的分析技术和开发定制算法来处理数据和提取有用信息
他们的结果最终表明，细胞-细胞和细胞-细胞外基质相互作用在排列心肌的形成中起着重要作用
生物医学工程和材料科学与工程教授费恩伯格说:“这些结果令人兴奋，因为它们展示了我们如何利用心脏发育的见解，创造出受生物学启发的工程设计原则来重建人类心肌。”
“这很重要，因为正常情况下，成年人的心脏在受伤或患病后无法自我修复
我们需要理解为什么会发生这种情况，并确定我们如何潜在地指导再生
" 总的来说，这些发现支持了正在进行的在生物体之外改造人类心脏组织的努力
这种组织可以用来为心脏病发作或患有心脏病的患者修复受损或死亡的组织，心脏病是全世界最常见的死亡原因
在药物开发过程中，还可以利用它们来确保对药物的毒性和有效性进行更准确的测试(相对于动物测试)
巴塔洛夫补充说:“创造高质量、有功能的心肌组织需要深入了解心肌细胞之间的相互作用。”
“我们需要了解是什么推动了这些细胞的排列最终取得成功
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