$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
גילוי תרופות ומודלים של מחלות בתחום המחקר הקרדיווסקולרי מתמודדים עם מספר אתגרים בשל מחסור בדגימות רלוונטיות קלינית וכלים תרגומיים לקויים1. מודלים פרה-קליניים מורכבים ביותר או מודלים פשטניים יתר על המידה במבחנה של תאים חד-תאיים אינם מציגים תנאים פתופיזיולוגיים באופן ניתן לשחזור. לכן, מספר פלטפורמות ממוזערות מהונדסות רקמות התפתחו כדי לעזור לגשר על הפער, במטרה להשיג איזון בין קלות היישום באופן בעל תפוקה גבוהה לבין תקציר נאמן של תפקוד הרקמה2,3. עם הופעתה של טכנולוגיית תאי גזע פלוריפוטנטים המושרים (iPSC), ניתן ליישם כלים להנדסת רקמות על תאים ספציפיים למטופל עם או בלי מחלות לב וכלי דם בסיסיות כדי לענות על שאלות מחקר4,5,6. מודלים מהונדסים רקמות כאלה עם הרכב תאי דומה רקמת הלב יכול להיות מנוצל במאמצי פיתוח תרופות כדי לבדוק cardiotoxicity וחוסר תפקוד הנגרמים על ידי שינויים פתולוגיים בהתנהגות של סוג תא אחד או מרובים.
מיקרוטיסואים או אורגנוידים בהרכבה עצמית שמקורם ב-IPSCs אנושיים הם מבנים תלת-ממדיים (3D) שהם מכלולים זעירים דמויי רקמות המציגים קווי דמיון פונקציונליים למקביליהם ב-vivo . ישנן מספר גישות שונות המאפשרות היווצרות של organoids במקום באמצעות הבחנה מכוונת של iPSCs או באמצעות היווצרות של גופים עובריים4. האורגנוידים המתקבלים הם כלי הכרחי לחקר תהליכים מורפוגנטיים המניעים אורגנוגנזה. עם זאת, נוכחות של מגוון רחב של אוכלוסיות תאים והבדלים בארגון עצמי יכול להוביל לשונות בתוצאות בין organoids שונים5. לחלופין, תאים מובחנים מראש כי הם מורכבים עצמית לתוך microtissues עם סוגי תאים ספציפיים לרקמות כדי ללמוד אינטראקציות תא מקומיות הם מודלים מצוינים, שבו זה אפשרי לבודד את הרכיבים בהרכבה עצמית. במיוחד במחקר לב אנושי, פיתוח של microtissues לב 3D עם רכיבים רב תאיים הוכיח להיות מאתגר כאשר תאים נגזרים מקווי חולים שונים או מקורות מסחריים.
כדי לשפר את ההבנה המכניסטית שלנו של התנהגויות תאים במודל רלוונטי מבחינה פיזיולוגית, מותאם אישית, במבחנה, באופן אידיאלי כל סוגי התאים המרכיבים צריכים להיגזר מאותו קו מטופל. בהקשר של לב אנושי, מודל מבחנה לב מייצג באמת יתפוס את השיח הצולב בין סוגי תאים דומיננטיים, כלומר, קרדיומיוציטים (CMs), תאי אנדותל (ECs) ופיברובלסטים לבביים (CFs)6,7. הסיכום הנאמן של שריר הלב לא רק דורש מתיחה ביופיסית וגירוי אלקטרופיזיולוגי, אלא גם איתות תאי-תא הנובעים מסוגי תאים תומכים כגון ECs ו- CFs8. CFs מעורבים בסינתזה של מטריצה חוץ-תאית ושמירה על מבנה הרקמות; ובמצב פתולוגי, CFs יכול לגרום פיברוזיס ולשנות הולכה חשמלית ב- CMs9. באופן דומה, ECs יכול לווסת תכונות התכווצות של CMs באמצעות איתות paracrine ואספקת דרישות מטבוליות חיוניות10. לפיכך, יש צורך במיקרוטיסות לב אנושיות המורכבות מכל שלושת סוגי התאים העיקריים כדי לאפשר ניסויים רלוונטיים מבחינה פיזיולוגית לתפוקה גבוהה להתבצע.
כאן, אנו מתארים גישה מלמטה למעלה בייצור של microtissues לב על ידי נגזרת של קרדיומיוציטים שמקורם IPSC אנושי (iPSC-CMs), תאי אנדותל שמקורם IPSC (iPSC-ECs), ופיברובלסטים לב נגזר IPSC (iPSC-CFs) ואת התרבות התלת-ממדית שלהם במערכים מיקרוטיזיים לב אחידים. שיטה קלה זו של יצירת מיקרוטיסו לב פועם באופן ספונטני ניתן להשתמש עבור מודלים מחלות ובדיקה מהירה של תרופות להבנה פונקציונלית ומכאניסטית של פיזיולוגיה של הלב. יתר על כן, פלטפורמות מיקרוטיסו לב רב-תאיות כאלה יכולות להיות מנוצלות בטכניקות עריכת גנום כדי לחקות התקדמות מחלות לב לאורך זמן בתנאי תרבות כרוניים או חריפים.