日本開發心臟衰竭體外模型 揭示治療新方向
日本藤田醫科大學研究團隊成功開發出「舒張功能障礙型心臟衰竭」(HFpEF)的人體工程化心臟組織模型,不僅揭示疾病病理機制,更證實特定藥物作用,為心臟衰竭患者的治療帶來新希望。
蔡佳穎
· 4 分鐘閱讀

日本藤田醫科大學(Fujita Health University)Shugo Tohyama教授與谷英典(Hidenori Tani)資深助理教授領導的研究團隊,成功在培養皿中利用人類誘導性多功能幹細胞(hiPSCs,一種可分化成多種細胞類型的幹細胞),培養出高品質的心肌細胞。他們進一步以此細胞建構出「舒張功能障礙型心臟衰竭」(HFpEF)的人體工程化心臟組織(hEHT)模型,為全球數千萬心臟衰竭患者的治療帶來新曙光。
HFpEF是一種心臟收縮功能正常,但舒張(放鬆)功能受損,無法充分填充血液的心臟疾病。此病症影響全球逾3000萬人口,卻缺乏有效的治療選項。研究團隊在調整培養基中葡萄糖和脂肪酸濃度時,意外發現過量的脂肪酸會對心臟組織的舒張能力產生負面影響,這啟發了他們對HFpEF病理機制的研究。
研究人員從hiPSCs誘導出心肌細胞,並利用來自豬心臟的膠原蛋白,建構出成熟的三維人體工程化心臟組織(hEHT)。隨後,他們將這些組織在含有高脂肪酸及一氧化氮合酶(NOS)抑制劑L-NG-nitroarginine methyl ester(L-NAME)的培養基中培養,並加入心外膜細胞、內皮細胞(ECs)和巨噬細胞等輔助細胞,成功模擬出具備正常收縮功能但舒張功能受損的HFpEF-hEHT模型。
此模型展現了HFpEF在分子與基因層面的多項關鍵特徵,包括NT-proBNP和NPPB mRNA水平升高、鈣離子轉運相關基因(RYR2、SERCA2A和PLN)表現減少、纖維化相關基因增加,以及膠原蛋白和肌聯蛋白(TITIN)變得更僵硬。此外,HFpEF-hEHT模型中也觀察到炎症反應增加。
研究團隊隨後針對六種藥物進行測試,結果發現僅有恩格列淨(Empagliflozin),一種第二型鈉-葡萄糖協同轉運蛋白抑制劑(SGLT2i),能部分預防舒張功能障礙型心臟衰竭的發生。其他測試藥物,如血管收縮素受體/腦啡肽酶抑制劑、可溶性鳥苷酸環化酶活化劑等,對hEHT的舒張時間沒有影響,而高極化活化環狀核苷酸閘門通道抑制劑甚至惡化了病情。
轉錄組分析進一步揭示,恩格列淨(Empagliflozin)具有抗炎作用,能部分抑制HFpEF-hEHT中白介素-1β(IL-1β)和白介素-6(IL-6)等炎性分子的增加。這項預防作用的關鍵在於內皮細胞(ECs)的存在。研究指出,內皮細胞中eNOS-NO-cGMP-PKG訊號傳導途徑的抑制,是HFpEF的主要病理機制。恩格列淨(Empagliflozin)透過部分解除這種抑制,並改善細胞對鈉離子(Na+)和鈣離子(Ca2+)的清除,從而發揮其抗炎效果,防止離子在細胞內積累。
Shugo Tohyama教授表示,這項人體HFpEF模型不僅能應用於揭示HFpEF的病理生理機制,還有助於對抗衰老相關研究。他也指出:「預計這項研究將為新治療藥物的開發、藥物療效評估以及HFpEF患者的個人化醫療奠定研究基礎,為未來的進一步研究鋪路。」這項研究成果已於2026年7月16日在《細胞:幹細胞》(Cell Stem Cell)期刊線上發表,並於8月6日刊登於該期刊第33卷第8期。
延伸閱讀

紐澤西研究揭急診中風照護新頁 預測工具加速高風險病患辨識
紐澤西州研究團隊開發出一款網路型工具,能分析病歷資料並精準預測病患在手術後三十天內中風的風險,這項創新有助於急診醫師為高風險病患提供更個人化的術前照護,並可能加速全球中風照護的效率。

AI 探社群:未獲批減重藥 Retatrutide 驚現「食慾增加」副作用
賓州大學研究團隊透過 AI 分析社群平台 Reddit 數據,發現許多人正在使用未經批准的新型減重藥物 Retatrutide,並在討論其副作用時,意外地頻繁提到「食慾增加」,這與藥物設計目標相悖。

GE醫療攜手全球五大機構 推進精準治療影像技術發展
醫療科技公司GE醫療昨日宣布與全球五家頂尖醫學中心合作,共同評估其StarGuide GX SPECT/CT影像平台,旨在推進精準治療影像技術發展,讓醫學影像不僅能診斷疾病,還能輔助治療決策與監測療效。