你的心臟如何形成？是什麼引發了您的第一個心跳？直到今天，人類心臟發展的機制仍然難以捉摸。
研究人員知道心臟是第一個器官到充分發揮作用在不斷增長的人類胚胎中。它從一個簡單的管開始，在妊娠的第四周開始抽血。到第九週，心臟已經完全形成。心臟對於早期發育至關重要，因為它在整個發育中的胎兒中提供了必需的營養。
但是由於其早期形成，心臟長時間暴露於懷孕者可能接觸的物質，例如藥物或者污染物。這可能是先天性心髒病是人們最常見的出生缺陷類型的主要原因，發生在全球100個分娩中有1人超過1個。
傳統上，科學家使用動物和細胞模型來研究心臟發育和疾病。但是，研究人員無法為先天性心髒病提供治療，部分原因是這些模型無法捕獲人心的複雜性。由於道德局限性，將人類胚胎用於這些研究不可能。
為了幫助研究人員研究心臟發育和懷孕並發症，我們的團隊的生物醫學工程師和心血管科學家在過去的幾年中，試圖創造下一個最好的事情：迷你人的心在實驗室。
人心臟器官
器官是複雜的3D細胞結構這複製了體內特定器官的結構和功能的重要方面。儘管器官不是完全合成的，但功能性器官（尚未），但它們仍然具有模仿實驗室生理和疾病的關鍵方面的巨大力量。
我們使用一種稱為A多能幹細胞。儘管在研究中使用這些細胞曾經是有爭議的，因為它們最初是從人類胚胎中得出的，但這不再是一個問題，因為它們可以從任何成年人中產生。多能幹細胞有可能成為體內任何類型的細胞。這意味著，您身體幾乎任何部位的細胞（通常是血液或皮膚細胞）都可以變成您自己的干細胞，以增強您自己的迷你心臟。
通過操縱多能幹細胞成為體內任何類型細胞的能力，我們引導這些細胞成為心臟細胞。這些細胞能夠自組裝，複製懷孕期間人類心臟發育的主要階段。我們的心臟器官具有血管和人類心臟中發現的所有細胞類型，例如心肌細胞和起搏器細胞，使它們比2D細胞模型具有優勢。此外，這些心臟器官的電生理學和生物能學與動物模型的方式非常相似。
我們的心臟器官像一個小嬰兒的心臟一樣跳動，而比一粒米飯小。
懷孕和胎兒心臟
我們正在使用心臟器官探索的一個領域是母體和胎兒心臟健康。產婦因素，例如糖尿病，，，，高血壓甚至沮喪可以增加新生兒心髒病的風險。研究增加先天性心髒病風險的狀況可以預防和減少全球心血管疾病的發生。
我們可以模仿這些母體環境，並模擬它們如何用心臟器官影響胎兒心臟的發育。例如，我們使用心臟器官表明糖尿病是一種非常常見的疾病，增加胚胎中的心髒病。與在健康狀況下產生的心臟器官相比，暴露於糖尿病狀況的迷你心臟會產生心臟異常，例如人類胎兒和患有糖尿病心肌病的新生兒。
我們的研究發現，與糖尿病相關的心臟發育異常可能是由omega-3脂肪酸的失衡引起的，細胞膜和信號分子的構件。但是，飲食補充omega-3脂肪酸可以部分恢復了這種不平衡並防止糖尿病引起的先天性心臟缺陷。
懷孕期間的毒品安全
孕婦服用的毒品對父母和胎兒都有重大健康影響。在懷孕期間批准使用的藥物並不總是安全的，因為足夠測試很複雜。道德問題限制了與人的生物材料一起工作的限制，因此研究人員是留有動物模型這不能足夠密切複製人類的生理學。
對人心臟器官進行測試藥物可以使研究人員更好地探索和預測懷孕期間潛在的有害影響。一個例子是Ondansetron（Zofran），這是一種通常用於預防懷孕期間噁心和嘔吐的藥物。儘管它與先天性心髒病的風險增加，是否尚未確認該疾病。
我們表明了這一點暴露於Ondansetron的心臟器官患有心室細胞的發育和功能受損的發育，類似於暴露於ondansetron的新生兒中所見。我們的發現提供了可能有助於更新藥物使用的臨床指南的數據。
另一個例子涉及懷孕期間使用抗抑鬱藥的使用，這與先天性心臟缺陷的風險增加。選擇性5-羥色胺再攝取抑製劑或SSRI，是孕婦中規定的抗抑鬱藥的SSRIS，通過增加5-羥色胺的可用性在體內。 5-羥色胺是心臟發育中的重要分子。孕產婦的5-羥色胺以及抗抑鬱藥很容易傳遞到胚胎並改變發育中心的5-羥色胺水平。
將來，我們計劃將心臟器官暴露於抗抑鬱藥中，並研究它們對先天性心臟缺陷發病率的影響。這種關於人心臟器官的研究結果也可能為藥物替代或重新利用的建議提供信息。
心臟器官有可能幫助科學家更精確地研究人心形成方式以及如何發展疾病。在醫療創新領域，我們認為由幹細胞生長的人心臟器官是更健康的未來的毆打希望。
