Regeneron ISEF 2025 大奖：ENBM060 - MicroHeart：一种新型、精确的心脏芯片

问题\n大部分药物开发成本都用于测试失败的候选药物，这阻碍了创新，并最终导致生命损失。即便如此，心脏毒性也是药物召回的主要原因，因此目前的心脏毒性筛选方法（二维细胞培养和动物模型）不够准确。心脏芯片 (HoC) 将三维细胞培养的精确度与微流控技术的可扩展性相结合，但成本过高，结构精度滞后，并且无法输出生理相关数据。更好的解决方案至关重要。\n方法\n心肌细胞 (CM) 来源于诱导多能干细胞，因为其质量优异且易于批量生产。原型一 (P1) 采用一种新型光生物打印微组织，最大限度地提高了与体内组织的相似性。该微流控芯片由一个中央微组织孔、输入端和通道组成。原型二 (P2) 的微组织基于类器官；将载有 CM 的生物墨水注入中央孔中。 P1 和 P2 已进行电成熟。\n结果\n用肾上腺素、异丙肾上腺素和维拉帕米测试了芯片的药物敏感性。P1 和 P2 对这三种药物均表现出较高的收缩幅度和频率响应性；然而，P1 显示出比 P2 更符合生理的收缩模式，并且其前所未有的精确度足以比较类似药物的药效，这表明这种新型光生物打印微组织比现有的微组织能够创建更精确的模型。\n结论\nMicroHeart 是第一个结合了精确组织结构、生理相关数据和非高成本的全细胞 (HoC) 平台，同时提供了对候选药物功能前所未有的洞察。尽管已经取得了令人振奋的进展，但仍需要进行更多研究。