研究人員一直在使用類(lèi)器官——3D 器官樣、緊密排列的細(xì)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(shí)才能產(chǎn)生結(jié)果。
現(xiàn)在，由圣路易斯華盛頓大學(xué) McKelvey 工程學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程副教授 Chao Zhou 領(lǐng)導(dǎo)的多機(jī)構(gòu)研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)使用光學(xué)相干斷層掃描(OCT) 來(lái)觀察人類(lèi)心臟類(lèi)器官的跳動(dòng)和發(fā)育過(guò)程。時(shí)間。OCT 是一種快速、安全且無(wú)創(chuàng)的成像方法，可檢測(cè)組織折射光線的差異，并可在不到一分鐘的時(shí)間內(nèi)獲取深度高達(dá) 1-2 毫米的高分辨率 3D 圖像。
周在密歇根州立大學(xué)的合作者，包括生物醫(yī)學(xué)工程助理教授 Aitor Aguirre，使用人類(lèi)誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞制造了直徑從幾百微米到 1 毫米不等的人類(lèi)心臟類(lèi)器官，然后周的實(shí)驗(yàn)室使用相同的方法重新創(chuàng)建了它們協(xié)議。周的團(tuán)隊(duì)隨后使用兩種形式的成像來(lái)仔細(xì)觀察類(lèi)器官的結(jié)構(gòu)和活動(dòng)，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(lèi)心臟類(lèi)器官的成像。學(xué)分：周實(shí)驗(yàn)室
周實(shí)驗(yàn)室的博士后明以軒使用 OCT 對(duì)人體心臟類(lèi)器官進(jìn)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(lèi)器官都已經(jīng)形成了小腔室和蛀牙。到第 14 天，在一個(gè)類(lèi)器官中，有 36 個(gè)不同大小的獨(dú)立空腔，到第 16 天，空腔總數(shù)已降至 11 個(gè)，因?yàn)檩^小的空腔融合在一起形成較大的空腔，為心臟的四個(gè)腔室如何發(fā)育提供了線索.
“OCT 讓我們能夠看到類(lèi)器官內(nèi)部形成的內(nèi)部腔室以及活躍的重塑和重組，”國(guó)際公認(rèn)的 OCT 領(lǐng)導(dǎo)者周說(shuō)，該領(lǐng)域在人類(lèi)視網(wǎng)膜成像方面非常成熟。“沒(méi)有人知道人類(lèi)心臟是如何發(fā)育的，因?yàn)樵谠缙谂咛ルA段，沒(méi)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(duì)心臟發(fā)育有更多的了解。”
使用 GCaMP6f 細(xì)胞系的鈣成像，Zhou 的團(tuán)隊(duì)觀察到人類(lèi)心臟類(lèi)器官在自然產(chǎn)生的電信號(hào)的推動(dòng)下收縮或跳動(dòng)。鈣使細(xì)胞收縮并產(chǎn)生用于成像的明亮熒光信號(hào)。該團(tuán)隊(duì)還能夠看到一種天然存在的瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使用 OCT 將類(lèi)器官分成多個(gè)腔室。
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