美国纽约哥伦比亚大学的Ronaldson-Bouchard等人通过培养早期多能干细胞转化而来的心肌细胞，发现获得的心肌组织模型可用于心脏相关病理生理学研究。该研究成果发表在《自然》杂志上。

目前，即使是最好的方法也难以模仿心肌的生理学机能。兴奋收缩耦合需要横小管（T-小管）、正向肌力-频率关系需要成熟的钙处理、有效的能量转换需要氧化代谢，这些都是实验模型难以实现的。成人心室肌细胞存在特有的搏动功能，具有密集的肌节、线粒体、横小管和肌浆网或内质网（sarcoplasmic or endoplasmic reticulum，SR / ER）。由人诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSC）转化产生的心脏组织可以为研究心脏疾病生理学提供一个平台。然而，这些模型的预测能力目前受到细胞不成熟状态的限制。

研究人员为了探究多能干细胞转化而来的心肌组织能否帮助研究心脏病生理，对早期iPSC衍生的心肌细胞进行培养。研究表明，如果心脏组织是由自发性收缩开始不久后的早期iPSC衍生心肌细胞形成的，并且随着时间的推移经受越来越强的物理条件调节，则可以克服上述基本限制。培养仅4周后，对于研究的所有iPSC细胞系，均显示出成人样基因表达谱、非常有组织的超微结构、生理肌节长度（2.2μm）、线粒体密度（30%），存在横小管，并可以实现氧化代谢、正向肌力-频率关系和功能性钙处理。然而，电机械性能发展得很慢，没有达到成人心肌的成熟阶段。

要想实现对异丙肾上腺素的应答及重现病理性肥大，心肌组织的成熟是非常必要的，这支持该心肌组织模型用于心脏发育和疾病研究。总之，研究人员现在能够利用iPSC，通过在早期阶段引入电刺激和机械刺激，建立人类成人样心肌的模型。（作者：马驰)

参考文献：Nature 2018;556:239-243