GelMA/ChSMA 生物墨水3D打印hiPS-VICs球体构建机械响应性心脏瓣膜类器官

心脏瓣膜类器官因其复杂的细胞组成和动态微环境，在体外模拟方面面临挑战。本研究利用明胶甲基丙烯酸酯（GelMA）和硫酸软骨素甲基丙烯酸酯（ChSMA）生物墨水，结合人诱导多能干细胞来源的瓣膜间质细胞（hiPS-VICs）球状体，通过3D生物打印构建了机械响应性心脏瓣膜类器官。研究背景在于现有2D培养和动物模型难以模拟瓣膜生理相关性，而传统单细胞打印导致细胞活力低、相互作用不足。研究目的是开发一种能模拟天然瓣膜结构和力学微环境的类器官模型。结论表明，基于球状体的生物打印（SBB）相比单细胞打印（SCB）显著增强了细胞外基质（ECM）重塑，如α-SMA、胶原蛋白和弹性蛋白的表达。进一步施加每日30分钟的机械刺激（MSSB），持续14天，可促进ECM沉积、细胞向外延伸以及相关基因（如ACTA2、COL1A1）的上调。批量RNA测序分析揭示了机械刺激通过PI3K-Akt和TGF-β等信号通路正向调控ECM重塑。该策略为心脏瓣膜疾病研究和再生医学提供了具生理相关性的体外平台。