心臓弁疾患を研究する新しいモデル「心臓アッセンブロイド」を開発(Heart assembloids give researchers a new way to study heart valve disorders)

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2026-08-11 ピッツバーグ大学

ピッツバーグ大学などの研究チームは、ヒト幹細胞から心臓弁を備えた「心臓アセンブロイド(heart assembloid)」を作製し、心臓弁疾患を研究する新たなモデルを開発した。従来の動物モデルでは、ヒトと動物の心臓弁の遺伝的・生理学的な違いが課題となっていた。研究チームは、複数種類の心臓細胞から作ったオルガノイドを組み合わせ、血流を模擬する流体、血管内皮細胞、磁気ビーズによる心筋収縮の模擬機構を組み込むことで、心臓弁の発生や機械的環境を再現した。作製したモデルでは、僧帽弁逸脱症(MVP)に関連する遺伝子変異を導入すると疾患の特徴が再現され、さらに弁石灰化、凍結損傷、低血糖や糖尿病に伴う障害など、後天的な弁疾患もモデル化できた。研究者はこのモデルを用いて、MVPの発症に関与する分子経路や修復可能性を調べている。ヒト心臓弁をより忠実に再現することで、心臓弁疾患の発症機序解明や治療法開発につながることが期待される。

Photography by Yuanhang He/University of Pittsburgh; an assembloid made out of heart cells. Heart valve structures are highlighted in the red boxes.

<関連情報>

ヒトiPSC由来心臓弁様アセンブロイドは弁の発達と疾患病理をモデル化する Human iPSC-derived heart valve-like assembloids model valve development and disease pathology

Yuanhang He ∙ Abbas Jalili ∙ Carter B. Jones ∙ … ∙ Lance A. Davidson ∙ Si-Yang Zheng ∙ Guang Li
Cell Stem Cell  Published:August 11, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.stem.2026.07.011

Highlights

  • Human iPSC assembloids generate valve-like structures resembling fetal heart valves
  • Mechanical force modulates valve induction via mechanosensitive signaling pathways
  • Endothelial cues and shear stress promote valve maintenance and ECM stratification
  • The platform models congenital and acquired heart valve diseases

Summary

Heart valves maintain unidirectional blood flow, yet most understanding of their development and disease comes from animal models that do not fully capture human valve behavior. We present a human induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived valve-like assembloid platform that models key aspects of in vivo valve features at the cellular and molecular levels. We found that mechanical forces, endothelial culture conditions, and fluidic shear stress respectively promote valve induction, maintenance, and extracellular matrix stratification. We further used this system to model human valve defects, including genetic mutations, injury, and hyperglycemia-related abnormalities. This assembloid platform enables the in vitro study of human valve development and disease mechanisms.

生物工学一般
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