上海
撰文丨王聪
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
心脏瓣膜维持血液的单向流动，其功能受损可导致瓣膜性心脏病（VHD），进而引发严重的心血管疾病，例如心律失常和心力衰竭，已成为日益严峻的全球健康挑战。然而，目前对心脏瓣膜发育和疾病的理解，主要来自动物模型，而这些模型无法完全模拟人类心脏瓣膜的行为。
2026 年 8 月 11 日，匹茨堡大学医学院李广团队在 Cell 子刊Cell Stem Cell上发表了题为：Human iPSC-derived heart valve-like assembloids model valve development and disease pathology 的研究论文。
该研究首次在体外成功构建了人类诱导多能干细胞（hiPSC）来源的心脏瓣膜样类器官组装体（heart valve-like assembloid）。该类器官组装体能够模拟真实心脏瓣膜的发育过程以及先天性和后天性心脏瓣膜疾病，为心脏瓣膜研究和新药筛选提供了新平台。
心脏瓣膜对于维持血液单向流动至关重要，其功能受损可导致瓣膜性心脏病（VHD），进而引发严重的心血管疾病，例如心律失常和心力衰竭，已成为日益严峻的全球健康挑战。目前的治疗方法仅依赖于手术修复或置换瓣膜，但这些干预手段存在显著风险和长期并发症，例如机械瓣膜可能引发血栓形成，生物瓣膜则可能最终发生结构退化。由于尚无获批的药物疗法，迫切需要深入理解瓣膜生物学，并建立一种可靠的实验平台，以在体外精确模拟人体瓣膜系统。
心脏瓣膜由两种主要细胞类型组成——瓣膜内皮细胞（VEC）和瓣膜间质细胞（VIC）。覆盖在瓣膜表面的连续单层 VEC 在机械感知中发挥着关键作用，通过旁分泌信号调控下方 VIC 的行为，并调控通透性和稳态。VIC 是瓣膜叶中的主要细胞类型，是一群异质性的间充质样细胞，负责细胞外基质（ECM）的合成、重塑和维持。在正常生理条件下，VIC 主要处于静止状态。当受到机械应力、炎症或代谢紊乱等病理条件刺激时，VIC 可被激活为肌成纤维细胞，或发生类似成骨细胞的分化，从而导致瓣膜纤维化和钙化。
现有的实验系统仅能捕捉人类瓣膜生物学的部分特征。虽然小鼠和斑马鱼等动物模型已被用于模拟人类病理状况，但在准确复制人类瓣膜病变方面仍存在局限性。人类诱导多能干细胞（hiPSC）来源的瓣膜间质细胞（VIC）已被用于研究包括纤维化和钙化在内的瓣膜病变机制。然而，传统的二维（2D）VIC 培养无法充分再现人类心脏瓣膜复杂的三维（3D）结构。目前的心脏类器官也缺乏瓣膜结构，迄今为止尚未有针对瓣膜特异性的类器官的报道。
在这项最新研究中，研究团队建立了一种基于人类诱导多能干细胞（hiPSC）来源的心脏瓣膜样类器官组装体平台，能够在细胞和分子水平上模拟体内心脏瓣膜的关键特征。研究团队发现，机械力、内皮培养条件以及流体剪切应力分别促进心脏瓣膜的诱导、维持以及细胞外基质的分层。研究团队进一步利用该系统模拟了包括基因突变、损伤以及高血糖相关异常在内的多种人类心脏瓣膜缺陷。这一类器官组装体平台为体外研究人类心脏瓣膜发育及疾病机制提供了有力工具。
该研究的核心发现：
人类 iPSC 来源的来器官组装体可生成类似胎儿心脏瓣膜的瓣膜样结构；
机械力通过机械敏感信号通路调控心脏瓣膜诱导；
内皮信号和剪切应力促进心脏瓣膜维持及细胞外基质的分层；
该类器官组装体平台可模拟先天性和后天性心脏瓣膜疾病。
论文链接：
https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(26)00271-7
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