Human heart-macrophage assembloids mimic immune-cardiac interactions and enable arrhythmia disease modeling

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作者
Colin O’Hern,Sammantha Caywood,Shakhlo Aminova,Artem Kiselev,Brett Volmert,Weiheng Cao,Fei Wang,Mia Dionise,Merlinda-Loriane Sewavi,Milana Skoric,Hussain Basrai,Freyda L. Mannering,Priyadharshni Muniyandi,Mirel Adrian Popa,George Boulos,Kyle J. Wolf,Izabelle Brown,Isabel Nuñez-Regueiro,Amanda Huang,Aleksandra Kostina
出处
期刊:Cell Stem Cell [Elsevier BV]
卷期号:32 (11): 1671-1690.e13 被引量:25
标识
DOI:10.1016/j.stem.2025.09.011
摘要

Yolk-sac-derived embryonic cardiac tissue-resident macrophages (TRMPs) colonize the heart early in development and are essential for proper heart development, supporting tissue remodeling, angiogenesis, electrical conduction, efferocytosis, and immune regulation. We present here a human heart-macrophage assembloid (hHMA) model by integrating autologous human pluripotent stem cell (hPSC)-derived embryonic monocytes into heart organoids to generate physiologically relevant TRMPs that persist long-term and contribute to cardiogenesis. Using single-cell transcriptomics, live imaging, and proteomics, we demonstrate that TRMPs modulate cardiac paracrine signaling, perform efferocytosis, and regulate extracellular matrix remodeling and electrical conduction. In a proof-of-concept maturated hHMA model of chronic inflammation, TRMPs adopt pro-inflammatory phenotypes that promote arrhythmogenic activity, consistent with atrial fibrillation through activation of the NOD-like receptor pyrin domain-containing 3 (NLRP3) inflammasome. This system enables detailed mechanistic studies of immune-cardiac interactions and provides a powerful in vitro platform for modeling human heart development and inflammation-driven arrhythmias. • Human heart-macrophage assembloids model embryonic cardiac macrophage integration • Tissue-resident macrophages regulate heart morphogenesis and electrical conduction • Macrophages communicate with cardiac cells via EVs and efferocytosis pathways • Chronic inflammasome activation in matured hHMAs models arrhythmia phenotypes O’Hern et al. present a novel human heart-macrophage assembloid platform generated by integrating hPSC-derived embryonic monocytes into heart organoids. These tissue-resident macrophages regulate cardiac development and conduction and, under chronic inflammation, recapitulate atrial fibrillation features, offering a powerful model to study immune-cardiac interactions and arrhythmia mechanisms.
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