多能性幹細胞由来の自己組織化ヒト心臓オルガノイドの生成

先天性心不全(CHD)は、ヒトにおける先天性欠損の最も一般的なタイプであり、全ての出生の約¹%に影響を及ぼす^1,2,3。ほとんどの場合、CHD の理由は不明のままです。開発中の人間の心臓に近いヒトの心臓モデルを実験室で作成する能力は、代理動物モデルではなく、ヒトにおけるCHDの根本的な原因を直接研究するための重要な前進を構成する。

実験室で成長した組織モデルの縮図は、細胞組成および生理機能に関心のある器官に似たオルガノイド、3D細胞構築物である。オルガノイドは幹細胞や前駆細胞に由来することが多く、脳^4,5、腎臓^6、7、腸^8、9、肺^10、11、肝臓^12,13、膵臓などの多くの臓器のモデル化に成功しています^14,15、ちょうどいくつかの名前を付けるために。最近の研究は、体外で心臓の発達を研究するために自己集合性心臓オルガノイドを作成する実現可能性を実証することが明らかになってきました。これらのモデルには、マウス胚性幹細胞(mESC)を使用して、房室仕様¹⁸までの初期心臓発達^16,17、ヒト多能性幹細胞(hPSC)をモデル化し、多発層心内膜オルガノイド¹⁹および非常に複雑な細胞組成を有するチャンバードカーディオイド²⁰を生成することを含む。

本論文は、高い複雑なhHOsを効率的かつ費用対効果の高い方法で生成するための、新しい3段階のWNT変調プロトコルを紹介する。オルガノイドは96ウェルプレートで生成され、容易に自動化できるスケーラブルでハイスループットなシステムをもたらします。この方法は、中皮および心中皮形成、第1および第2の心臓フィールド仕様、前EPICAR器官形成、および房室仕様を含む、hPSC凝集体を作成し、心新生の発達段階を引き起こすことに依存する。分化の15日後、hhOsは、心臓に見られるすべての主要な細胞系統、明確に定義された内部チャンバー、心房および心室室、およびオルガノイド全体の血管ネットワークを含む。この高度で再現性の高い心臓オルガノイドシステムは、心臓の発達、疾患、薬理学的スクリーニングの研究において、構造的、機能的、分子的、および転写学的分析を調査するのに適しています。