研究人員一直在使用類器官——3D 器官樣、緊密排列的細胞培養(yǎng)物——作為研究器官發(fā)育、疾病和藥物發(fā)現(xiàn)的模型，并取得了巨大成功。然而，大多數(shù)現(xiàn)有的成像方法在捕獲結(jié)構(gòu)信息的能力方面受到限制，并且可能需要數(shù)小時才能產(chǎn)生結(jié)果。
現(xiàn)在，由圣路易斯華盛頓大學 McKelvey 工程學院生物醫(yī)學工程副教授 Chao Zhou 領(lǐng)導的多機構(gòu)研究團隊已經(jīng)使用光學相干斷層掃描(OCT) 來觀察人類心臟類器官的跳動和發(fā)育過程。時間。OCT 是一種快速、安全且無創(chuàng)的成像方法，可檢測組織折射光線的差異，并可在不到一分鐘的時間內(nèi)獲取深度高達 1-2 毫米的高分辨率 3D 圖像。
周在密歇根州立大學的合作者，包括生物醫(yī)學工程助理教授 Aitor Aguirre，使用人類誘導的多能干細胞制造了直徑從幾百微米到 1 毫米不等的人類心臟類器官，然后周的實驗室使用相同的方法重新創(chuàng)建了它們協(xié)議。周的團隊隨后使用兩種形式的成像來仔細觀察類器官的結(jié)構(gòu)和活動，從而觀察心臟的腔室、血管、心臟瓣膜和其他結(jié)構(gòu)。
在 30 天內(nèi)發(fā)育的人類心臟類器官的成像。學分：周實驗室
周實驗室的博士后明以軒使用 OCT 對人體心臟類器官進行了 30 多天的成像，包括從第 1 天到第 22 天的每一天，然后每隔一天到第 30 天。到第 3 天，所有的類器官都已經(jīng)形成了小腔室和蛀牙。到第 14 天，在一個類器官中，有 36 個不同大小的獨立空腔，到第 16 天，空腔總數(shù)已降至 11 個，因為較小的空腔融合在一起形成較大的空腔，為心臟的四個腔室如何發(fā)育提供了線索.
“OCT 讓我們能夠看到類器官內(nèi)部形成的內(nèi)部腔室以及活躍的重塑和重組，”國際公認的 OCT 領(lǐng)導者周說，該領(lǐng)域在人類視網(wǎng)膜成像方面非常成熟。“沒有人知道人類心臟是如何發(fā)育的，因為在早期胚胎階段，沒有辦法接觸到它。這樣的模型讓我們能夠在不造成任何損害的情況下對心臟發(fā)育有更多的了解。”
使用 GCaMP6f 細胞系的鈣成像，Zhou 的團隊觀察到人類心臟類器官在自然產(chǎn)生的電信號的推動下收縮或跳動。鈣使細胞收縮并產(chǎn)生用于成像的明亮熒光信號。該團隊還能夠看到一種天然存在的瓣狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使用 OCT 將類器官分成多個腔室。
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