心臟內皮細胞對于心臟發育至關重要，這一過程受到干擾會引發先天性心臟病（CHD）。目前，超過55%的先天性心臟病的發病機制還不十分清楚。來自復旦大學產科醫院和上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院的研究團隊對先天性心臟病發病機制進行研究，發現microRNA-187（miR-187）通過抑制 NIPBL（核孔結合蛋白樣蛋白同源物），阻礙心臟內皮細胞發育，引發心臟間隔缺損和心臟變小等CHD癥狀。這說明以microRNA-187/ NIPBL 通路為靶點或可提供一種治療 CHD 的前景廣闊的方法。

該篇文章2024 年11月25日發表在《Journal of Clinical Investigation》雜志上【IF=13.3(2025)】

Countstar Castor高通量智能3D細胞分析儀在該研究中承擔著高通量獲取人類心臟類器官（HFOs）圖像并對類器官的形態進行分析的任務（文章簡介第四部分內容）。主要包含以下兩個步驟：

1. 高通量成像：在明場（BF）通道下，使用4x物鏡對培養在U 型超低吸附 96 孔板（NEST, 701101）中的心臟類器官（HFOs）進行整孔整板自動掃描拍照（每孔4個視野）

2. 智能圖像分析：Castor分析軟件對不同時間點圖片中的類器官進行批量識別并統計類器官形態參數（直徑、面積等）

Castor的拍照效率和結果分析準確性、一致性明顯優于人工判讀。

1.通過分析基因表達數據庫，研究人員發現 miR-187 在法洛四聯癥（TOF，是一種常見的先天性心臟畸形）的心臟組織中上調，且在心臟內皮細胞中特異性高表達。

圖 1 （A）利用 3 個獨立數據集（GSE35490、GSE36759 和 GSE40128）篩選差異表達微小核糖核酸（miRNAs，倍數變化 > 2，P<0.05）的過程示意圖。（B）對患有法洛四聯癥的流產胎兒（右心室，n = 5；內皮細胞和心肌細胞，n = 3）及正常對照組（右心室，n = 5；內皮細胞和心肌細胞，n = 3）右心室（RVs）、內皮細胞（ECs） miR-187、miR-222 和 miR-499a 水平進行逆轉錄定量聚合酶鏈式反應（RT-qPCR）分析。以 U6 作為內參。（G）對基因數據庫中的基因集 GO:0001936、GO:0010718、GO:0051446 和 GO:1901342 的代表性基因進行逆轉錄定量聚合酶鏈式反應（RT-qPCR）驗證（n = 3）。ns 表示 P>0.05；* 表示 P<0.05，** 表示 P<0.01。

2.研究人員還發現miR - 187 過表達的 KI/KI 幼鼠中，除了降低整體體重外，還顯著降低了心臟重量，其他生理指標也明顯異常。

圖2 （B）純合、雜合 miR-187 敲入小鼠以及對照小鼠在 P0 時整個心臟的立體圖像。（C-E）P0.5 時純合 miR-187 敲入新生小鼠和對照小鼠的體重（C）、心臟重量 / 體重比（D）以及心臟重量（E）（n = 24）。（F）對照小鼠和 miR-187 敲入小鼠的左心室代表性 M 型超聲心動圖圖像（J-L）純合 miR-187 敲入小鼠和對照小鼠心臟的 H&E 染色切片，顯示出類似人類先天性心臟病的表型；例如，對照心臟顯示出正常的室間隔（J），而在 K 和 L 中 miR-187 敲入小鼠同窩出生的個體在 P0.5 時顯示出室間隔缺損（K，箭頭所示）和主動脈騎跨（L，箭頭所示）。（M）對每個視野中 CD31（紅色）的強度平均值進行量化（n = 5）。數據以平均值 ± 標準差表示。* 表示 P<0.05，** 表示 P<0.01，*** 表示 P<0.001，**** 表示 P<0.0001。

3.研究人員對miR-187 與 NIPBL的關系進行了進一步研究，發現：NIPBL 是 miR-187 的靶基因。miR-187 通過直接結合 NIPBL 的 3'-UTR 抑制其表達。

圖3 （A）使用 TargetScan 預測、MGI 數據庫以及逆轉錄定量聚合酶鏈式反應（RT-qPCR）驗證來篩選 miR-187 靶基因的方法示意圖。（B）RT-qPCR 結果的聚類分析，顯示了轉染了 miR-187 模擬物的人胚胎干細胞來源的內皮細胞（hESC-ECs）中 miR-187 候選靶基因的表達水平。（C）在 NIPBL 的 3'- 非翻譯區（3'-UTR）中含有野生型（WT）和突變型 miR-187 結合位點的熒光素酶報告基因的示意圖。（F 和 G）通過 RT-qPCR 和蛋白質免疫印跡（Western blotting）分析轉染了 miR-187 或對照序列的 hESC-ECs 中 NIPBL 的 mRNA（F）和蛋白質（G，WB）水平，并用灰度分析對 NIPBL 蛋白進行定量（G，統計分析）。**** 表示 P<0.0001

4. 研究人員在胚胎干細胞誘導的人類心臟形成類器官（HFOs）中，對miR-187 與 NIPBL的關系進行了進一步驗證，驗證表明：過表達 NIPBL 可逆轉由 miR-187 誘導的小心臟表型。

圖4 （A）模擬組、miR-187 組和 miR-187/NIPBL 組從分化第 -1 天到第 9 天 HFO 的發育情況。（B）對模擬組、miR-187 組和 miR-187/NIPBL 組從分化第 -1 天到第 9 天 HFO 的體積進行量化分析（n = 32）。（C）第 10 天模擬組、miR-187 組和 miR-187/NIPBL 組 HFO 的蘇木精 - 伊紅（H&E）染色（左）和面積量化分析（n = 8）（右）。ns 表示 P>0.05；**** 表示 P<0.0001

文章中明確指出，Castor X1用于拍攝HFOs（心臟類器官）的形態，同時分析day8-day10的類器官形態。

5.文章得出如下結論：

miR-187/NIPBL 軸在心臟內皮細胞發育中的關鍵調控作用，高表達的 miR-187 通過抑制 NIPBL，影響染色質可及性和基因表達，阻礙心臟內皮細胞發育，導致心臟畸形 。這一發現為 CHD 的治療提供了潛在的新靶點和治療策略。

胚胎干細胞誘導產生的人類心臟形成類器官（HFOs）是一種有價值的體外模型，它能夠模擬由遺傳和環境因素導致的先天性心臟病（CHD）表型，在CHD發病機制研究中發揮重要的作用。

艾力特公司的高通量智能3D細胞成像系統Countstar Castor為類器官研究提供全新的解決方案，是類器官形態分析、熒光活率檢測、藥敏和細胞毒性評價的理想分析平臺。

Countstar  Castor S1高通量智能3D細胞分析儀

·掃碼索取原文·