研 究 概 述
1）能够自发收缩/舒张；
2）基因图谱接近人类心脏组织；
3）在hHOs内形成层状封闭腔室；
4）心肌层的形成和熟化；
5）可能形成类似心房/心室的区域；
6）检测到心脏特异性成纤维细胞和平滑肌细胞的分布及心外膜形成；
7）能够在体内维持血管化hHO的跳动。
8）机械收缩幅度测试和Maestro MEA电生理分析的结果，共同说明了在结构上模拟心脏的hHOs还能在功能上反映心脏的节律特征。
这些成果于2022年11月发表在Biomaterials（IF 14）上。
电生理检测及分析
实验条件
图4 使用Maestro MEA检测CF-hHO电生理功能
A）将跳动的CF-hHO 置于MEA板示意图。
B) 三种不同状态的样本（无细胞对照、未附着的 CF-hHO 和附着的 CF-hHO）的 FP 波形比较。只有与电极有紧密附着的 CF-hHO呈现出清晰的FP波形。放大图片(右)标注出了去极化和复极化产生的FP及其他相关参数。
在开展体外心脏毒理相关实验时，研究者通常使用24孔 MEA 板，并在每孔加入500 μl 培养基进行2D iPSC-CMs培养和检测。但如果使用相同的条件检测3D hHOs样本，hHOs则会处于漂浮状态，无法与电极接触从而很难记录到信号。因此，他们采用了减少培养基体积（从而依靠重力使类器官贴附电极）的策略，在将hHO 置于MEA各孔的中心以后，只加入 20 μl AD-MEM培养基（图 4A）。随后将MEA 板转移到 Maestro Edge上测量场电位（FP），环境控制条件设为37 ℃ 和 5% CO2，在放板(平衡/稳定)10 分钟后记录 3-5 分钟的基线数据。接下来，加入相应药物处理 10-20 分钟后，再次记录3-5 分钟。
hHOs电生理功能检测
图4 不同阶段hHOs电生理功能比较
C）第13和19天hHOs场电位波形图。
D）第10-13和19-21天hHOs BPM统计比较柱形图。
图8 E-4031处理hHOs前后电生理功能比较
C）6μM E-4031处理样本前后场电位连续波形图
D) 对照、3μM和6μM的E-4031处理样本代表性场电位波形图
E）其中3个类器官样本覆盖的5个电极给药前后FPD变化百分比
F) 3μM和6μM的E-4031处理样本FPD, BP及振幅变化百分比
研究者还使用MEA分析了TdP药物处理后hHOs电生理功能的变化。如图8C所示，在使用6μM的E-4031处理后，能观察到早期后除极（EAD）现象，并且场电位持续时间（FPD）从0.3秒延长到了0.5秒。搏动周期则从1.13秒增至1.87秒，振幅从1.50mV降至0.59mV。图8D-F是分别使用3μM 和6μM E-4031处理hHOs的结果。代表性场电位叠加示意图D和各参数统计柱形图F结果表明，E-4301引起的FPD和BP增加、振幅降低皆具有浓度依赖性。值得注意的是虽然FPD增加的总体模式相似，但不同器官组织之间和孔中不同活跃电极之间的FPD变化存在些微差异（图8E），反映出Maestro MEA检测的高灵敏度。
图S20 硝苯地平和异丙肾上腺素处理hHOs前后电生理功能比较
A）3μM的处理样本前后场电位连续及代表性波形图
B&C）其中3个类器官样本给药前后FPD变化百分比
D) 1μM异丙肾上腺素处理3个类器官样本前后场电位连续波形图比较
最后，作者还检测了3μM硝苯地平（图S20 A-C）和1μM异丙肾上腺素(图S20 D)处理CF-hHOs的结果。前者使样本的FPD下降47.951±7.574%，搏动周期下降40.527±12.128%；后者的统计结果文章没有给出。但两种药物引起的各参数变化趋势与之前报道的处理iPSC-CMs的结果是一致的。
上述结果表明，研究者制备的CF-hHOs保留了主要离子通道的功能，能够在体外模拟心脏的主要电生理功能，这将有助于未来进行进一步的心血管药理学测试，推动心血管疾病的研究进展。
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