8.1.3　心脏类器官的鉴定

心脏类器官可以看作是具有基本心脏组织结构的功能单元。鉴定和评价心脏类器官构建成功与否及结构和功能仿真度时，主要对其构成组分、形态学、组织结构和功能等方面进行鉴定评价。

图8-6　基于3D生物打印技术高通量制备心脏类器官

（a）3D打印技术可结合微流控技术用于心脏类器官的高通量制备；打印方法主要分为3种：（b）直接打印，微球在孔板内直接发育为心脏类器官；（c）采用自上而下堆叠式打印方法将微球装配为复杂的心脏类器官；（d）基于心脏腔室结构打印，将微球沿着腔室结构打印从而装配为复杂的心脏类器官（本图由清华大学深圳国际研究生院马少华教授提供）

1.细胞组分

作为基本的心脏组织结构单元，心脏类器官至少包含心肌细胞，根据类型的不同，还包含心脏成纤维细胞、内皮细胞、平滑肌细胞等细胞类型中的一种或多种。ACTN2、Factin、c TNT等肌动蛋白相关标志物常用来标记心肌细胞，并显示心肌细胞特有的横纹结构；VIM、DDR2、TCF21等用来标记心脏成纤维细胞；CD31、血管性血友病因子（von Willebrand factor，v WF）、α-SMA等分别标记内皮和平滑肌细胞。基于心脏类器官的scRNA测序和空间转录组的分析，可进一步解析心脏类器官中心肌和非心肌细胞亚群、转录组特征及空间位置。(https://www.daowen.com)

2.组织结构鉴定

根据制备目的和体外模拟生理场景的不同，心脏类器官可能存在不同形态。常规的形态学观察可以通过显微镜直接记录心脏类器官的尺寸、形态、心肌组织存活情况、自主收缩情况等。和其他类器官类型不同，心脏类器官往往具有一定的自律性，能够发生自主的收缩和形变，需要在观测记录时，尤其是在录像时，采用高帧率的相机。同时组织切片结合苏木素-伊红染色法（hematoxylin-eosin staining，HE）、免疫组化或免疫荧光分析也可以对心脏类器官的形态给出大致的特征。

鉴定心脏类器官的组织结构主要有两种方案：一种是利用直接成像方法，另一种则是利用常规组织切片方法。利用直接成像方法鉴定心脏类器官的组织结构，既可以进行活体成像，也可以在组织固定之后进行成像。鉴于类器官往往有一定的组织厚度，在进行直接成像时，需要激光共聚焦成像系统或辅以双光子技术以达到更深的成像厚度。如果需要在同一个类器官中检测更多的结构特征指标，心脏类器官也可以如常规组织样进行切片。心脏类器官切片之后，可以进行常规的HE染色、免疫荧光染色结合共聚焦成像、扫描电镜成像等分析组织内细胞结构、细胞组成、细胞排布及不同组织结构在类器官内的分布等。

3.组织功能鉴定

反映心脏类器官的核心功能指标包括心肌的收缩和电传导特征：①心肌的收缩性能：包括其收缩节律、收缩幅度和实际产生的收缩力大小，并且负荷情况下所产生的收缩力的变化情况及对交感等刺激的响应度。同时，收缩率的最高幅度以及收缩力的增长速率和下降速率与心脏相关的生理表型相关联。②心脏电传导特性：电传导特性是心脏能够维持节律收缩的重要因素。常用的心脏电传导评价指标包括心脏类器官的电传导速率、速率均一程度及电传导方向均一程度。心脏类器官中所呈现的心肌电传导特性在一定程度上反映相关遗传背景或病理条件下心律失常发生的风险。鉴于在心肌组织中，区域性阻滞是产生心律失常的主要原因。在体外制备用于检测心律失常风险的心脏类器官体系具有非常高的技术难度，必须以静息状态不发生心律失常为前提。这对心肌细胞的亚类纯度、成熟度及心肌组织组装的均一性均有着更高的技术要求。