8.3　心血管类器官的展望

面对日益增长的心血管疾病患病人群，心血管类器官领域的蓬勃发展将有望帮助研究者更深入地认识人类早期心血管发育、心血管组织生理调节及与其他组织器官间的交互作用和机制、疾病发生发展机制。该技术有望彻底改变心血管药物研发体系，为各类药物在人体内的心血管毒性预测、个体化和疾病特异的精准医疗提供全新的研究方案，并有可能直接应用于心血管损伤修复和再生医学。然而，为充分实现这些应用价值，还需要解决一系列基础、应用和转化问题，实现心血管类器官的可重复性、可灌注性，并迈向成熟化、标准化、通量化的更高台阶。目前开发的各类血管、心脏类器官、血管化心脏类器官仍然处于类似胎儿发育的阶段，在基因表达水平、结构、代谢、生理功能（如心脏类器官的收缩特性、电生理特性、兴奋-收缩耦联，血管类器官及血管化类器官的屏障、灌流功能）等方面与成体组织器官仍存在较大差距，且不具备人原生心肌和血管所处的复杂生物学环境，这种差距极大限制了心血管类器官的应用。同时，不同hPSCs遗传背景的差异、心血管谱系分化方案与心血管组织构建方案的差异、所分化的心血管细胞低成熟度和成熟度的差异及非目标细胞等的混入等，导致构建的各个心脏、血管及血管化心脏类器官在组织结构、细胞组分和功能之间的差异及批次效应，这些问题也限制了高仿真、大尺寸心血管类器官的构建，并制约着其大规模的制备。面对这些问题，优化心血管谱系细胞分化路径和促进分化的心血管谱系细胞成熟的分化方法、明确心血管类器官细胞构成与比例、开发智能化生物墨水并引入3D生物打印技术，可作为心血管类器官标准化、规模化制备的重要突破口；同时，机械刺激、电刺激、脂代谢激活、流体剪接力刺激、免疫细胞引入等对维持心血管类器官体外活力和功能成熟的影响有待加强探索；此外，也需要进一步发展实时、定量监测心血管类器官功能的仪器设备、开发符合动态药品生产管理规范（Current Good Manufacture Practices，cGMP）标准的心血管类器官体外构建与培养体系，包括引入微流控技术联合，如肝、肾、肺、胰岛等其他类器官建立复杂的模块化器官芯片系统，用于探究复杂因素作用下的心血管发育、各组织器官交互作用和疾病机理，进而推动功能性工程化血管及心肌微组织的开发，实现心血管组织器官的组织再生修复，是心血管类器官领域研究者共同的目标与愿景。随着生物材料、干细胞生物学、生物工程、组织工程、人工智能与自动化等多个领域研究者的深度交流合作和技术发展，新一代心血管类器官的研究有望克服目前的技术局限，在体内外应用中发挥更重要的作用。(https://www.daowen.com)

（杨黄恬，张冬卉，江芸，张鹏）