《Physiological Reports》：Models of the human heart for biomedical research: Opportunities and challenges
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本综述基于德国心脏学会研讨会，系统梳理斑马鱼、小鼠、兔、猪等非人类脊椎动物模型，及hiPSC-CM、3D工程组织、原代心肌细胞、心肌组织切片、计算机模型等人类模型在心血管研究中的应用优势与局限，强调需整合多模型策略以弥合临床前与临床转化鸿沟，呼吁优化非移植供体心脏科研利用政策。
摘要
模拟人类心脏结构与功能的模型系统是开发心血管疾病新型诊断方法和有效治疗策略的核心基础。尽管从斑马鱼到猪的非人类脊椎动物模型仍是心血管研究的基石，但其研究结果向人类患者的转化性往往受限。因此，动物实验需辅以人类模型系统，包括人类诱导多能干细胞（hiPSC）衍生细胞、3D工程构建体，以及原生组织制备物和分离的原代心肌细胞。然而，人类心肌虽是金标准，但人类心脏组织——尤其是对照心脏组织——仍极为稀缺，其研究用途通常局限于从患病或衰竭心脏中切除的组织。虽然原则上可使用无法移植的被拒非衰竭供体心脏组织，但法律障碍（如德国）可能限制非移植供体器官的研究使用。鉴于生物医学研究中获取和使用人类组织的挑战，建议采用整合非人类脊椎动物模型、计算机模型和人类组织衍生模型的综合策略，以提高研发成功率，助力弥合临床前与临床研究之间的鸿沟。
1 引言
开发新型、可及且有效的心血管疾病治疗方法，极大依赖于模拟人类心脏结构与功能的模型系统。尽管人类心脏组织是研究人类心血管功能与病理的最佳模型，但其有限的可及性（受伦理与法律限制）意味着非人类模型在心血管研发中扮演关键角色。然而，由于复杂的病因学、心脏外因素（如循环激素、免疫细胞、神经系统效应）的影响，以及年龄、性别、合并症等其他因素，加之结构和功能病理性重构的进展性（这些因素又受环境线索、生活方式和医疗干预影响），体外重现心血管疾病的程度十分有限。这种复杂性难以在体外模拟，也可能无法在非人类脊椎动物模型中得到良好体现。因此，基础科学发现向患者的转化性始终受限，绝大多数进入人体试验的候选药物均以失败告终，原因往往是尽管此前在非人类模型中结果积极，但在人体中缺乏疗效或出现意外毒性。因此，需要能够更准确模拟人类病理生理机制的模型组合，以提升生物医学转化效率。本文基于2024年9月在德国汉堡举行的德国心脏学会（DGK）与德国心血管研究中心（DZHK）第5届转化研讨会“医学研究中的人类心肌模型”的讨论撰写，回顾了现有的体内、离体、体外和计算机模型，探讨了将人类细胞和组织用于临床驱动型研究的实用性与局限性，并特别考虑了德国的研究现状。
2 用于心脏研究的非人类脊椎动物心脏模型
非人类脊椎动物模型使心血管研究者能够进行无法在人体开展的实验，同时有助于在确定治疗方法前识别新的治疗途径。脊椎动物模型可模拟心脏与其他器官的复杂相互作用（如代谢、神经体液或免疫串扰），并能控制从遗传背景到衰老、合并症和治疗等多种因素。本文回顾了心血管研究中较常用的脊椎动物模型（见表1），每种模型的优劣势及适用研究示例见图1。表1展示了常用脊椎动物模型的关键参数，包括体重、心脏重量、静息心率、心输出量、射血分数、心室动作电位时程、传导速度、折返空间因子、单只动物近似成本、饲养注意事项、麻醉及对心血管终点的影响、心血管研究中典型的每组样本量。颜色标注表示与人类心脏参数的匹配度：绿色为良好匹配，黄色为满意匹配。折返空间因子计算方式为最大心室周长除以（传导速度×动作电位时程）。
2.1 斑马鱼：非哺乳动物模型的范例
尽管在进化上与灵长类距离较远，但斑马鱼和鸡胚等非哺乳动物动物模型已被用于模拟多种人类心血管疾病，包括先天性心脏病和心肌病。斑马鱼的独特优势在于其胚胎透明，可进行体内光学测量以评估心脏结构与功能。此外，其基因组相对易于操控，且具有强大的再生能力，这为识别人类心脏修复（如缺血损伤后）的新靶点提供了机会。斑马鱼繁殖周期短、产卵量大，可实现模型的快速构建。关键的是，斑马鱼心脏与人类心脏共享电生理特性，包括保守的兴奋-收缩偶联基础、相似的动作电位轨迹（两者均有明显的平台期），以及可比的主要内向和外向电流系统，包括钠、钙和钾电流。然而，尽管斑马鱼适用于药物筛选等生化检测，但其心脏在腔室解剖结构、大小和血流动力学等方面与人类心脏存在诸多差异，导致研究结果难以直接转化为人类应用。综上，斑马鱼适用于活体成像、遗传学和药物筛选，以及发育和心脏电生理学研究，但在大小、结构、机械活动和遗传构成上与人类存在显著差异，可能影响转化效果。
2.2 小鼠：应用最广泛的小型哺乳动物模型
小鼠是生物医学研究中最常用的动物，部分原因是标准化的重组品系可用性高，其遗传操控水平是其他脊椎动物模型无法比拟的。自首次报道转基因小鼠以来，全球累计产生的转基因奠基者数量已达数百万。小鼠的其他关键优势包括性成熟早、妊娠期短、寿命相对较短，允许对同一体的多个发育阶段甚至多代进行研究。这些特点，加上体型小、饲养成本较低以及手术干预相对容易，共同促进了小鼠在心血管研究中的广泛应用。鉴于大量现成的商业化模型，小鼠是实验研究的便捷选择。小鼠的解剖学、遗传学和生理学已得到充分研究，参考值明确。此外，针对多种疾病和心脏状况（包括心肌病、心力衰竭和发育缺陷）的小鼠模型已建立。然而，由于生理心脏功能（如心率、动作电位形状和时程、钙动力学等）以及对病理刺激和治疗干预的反应（包括对房颤发生的抵抗力和动脉粥样硬化易感性）与人类存在显著差异，小鼠研究结果向人类患者的转化性仍然有限。此外，最常用的小鼠品系之一C57BL/6J携带编码线粒体转氢酶基因的的功能缺失突变，使其对多种常见心力衰竭病因（如压力超负荷诱导的左或右心衰竭、肥厚型心肌病，以及由高脂饮食和血管加压药N(ω)-硝基-L-精氨酸甲酯（L-NAME）诱导的射血分数保留的心力衰竭）具有抵抗力。“人源化”小鼠（经基因改造表达功能性人类基因）被提议用于扩展小鼠模型的实用性和转化潜力。此外，多个遗传小鼠模型中心存储库现已包含近期创建的野生来源小鼠，能更好地代表人类遗传背景多样性。
2.3 兔子：中等体型的哺乳动物模型
兔子（通常为新西兰白兔）在心血管研究中被称为“最大的小型哺乳动物模型”。虽然兔子心脏重量仅为人类心脏的1/30至1/40，但足够大以使用缩小版的人类介入器械，包括手术和可植入设备。在细胞电生理学方面，包括动作电位形状、心律失常波长以及对缺血和药物干预的反应，兔子心脏比小鼠心脏更接近人类心脏。与小鼠和大鼠不同，兔子还表现出正性的力-频率关系，其钙处理特性也与人类相似。此外，与衰老和疾病相关的电生理和机械重构也类似于人类发生的关键变化。与小鼠模型相比的劣势包括兔子性成熟较晚、繁殖周期较长、寿命更长，使得多代和衰老研究更具挑战性。兔子的饲养和维护成本也更高。可用的转基因兔模型相对较少，且与小鼠不同，无法像Cre/LoxP或Flp/FRT系统那样轻松实现“混合搭配”重组。遗憾的是，目前没有转基因兔模型的中央存储库，导致模型构建工作重复，且个别实验室维持的转基因模型品系偶尔会丢失。不过，通过点突变和小插入进行的遗传操作效果良好，使用TALEN或CRISPR/Cas9等新型遗传技术已简化了包括兔子在内的转基因哺乳动物的构建。总体而言，兔子是研究健康和疾病状态下心脏电生理学和力学的宝贵模型。局限性包括对时间和资源的需求相对较高、转基因模型可用性有限（与小鼠相比），以及其免疫系统较为特殊（具有一个可变重链和异常复杂的免疫球蛋白A系统）。
2.4 猪：“人类尺寸”的哺乳动物模型
大型脊椎动物模型在心血管研究中也有应用，其中非人灵长类动物与人类亲缘关系最近，但山羊、绵羊或猪等其他大型脊椎动物也被使用。与人类一样，猪是大型、杂食性、昼行性哺乳动物，两者在解剖学、生理学和生物化学方面具有相关相似性，猪的心血管系统被认为是人类的良好模型。猪和人类心脏的大小和质量相似，心率、心输出量和射血分数也存在重叠。因此，猪已被用作多种心血管疾病的模型，包括动脉粥样硬化、高胆固醇血症、肥厚型心肌病，以及探索心脏再生和细胞治疗。猪的基因修饰技术已相当成熟，包括条件性基因靶向和囊胚互补。已有体内编辑猪心脏基因组的案例发表。鉴于高昂的财务和后勤负担，基因修饰猪模型的构建和维护仅由全球少数实验室开展。猪扩增潜能干细胞也已成功分化为心肌细胞，这可能为心脏治疗的临床前测试提供有用平台。考虑到猪和人类心脏在大小和解剖结构上的相似性，猪也被用于开发和测试用于诊断和干预的心血管设备。此外，涉及猪的研究也为异种移植（包括在猪体内培育人源化心脏）带来了希望，尽管仍存在重大挑战。猪达到性成熟的速度相对较慢（5-6个月），妊娠期长（约16周），寿命长（可达20年），使得世代和衰老研究困难。此外，虽然能够使用临床设备对猪进行研究使其成为设备开发和程序测试的首选模型，但相关基础设施需求（如手术室设施）提高了广泛应用的门槛。因此，由于猪心脏与人类心脏的相似性，猪是研究发病机制、诊断以及药物或设备治疗的宝贵转化模型。局限性包括其较长的繁殖周期和寿命、常被低估的与人类的系统发育距离、高成本和基础设施需求。
2.5 使用非人类脊椎动物心脏模型的挑战
人类心脏的非人类脊椎动物模型对心血管研究至关重要，尤其是在无法进行人体实验的情况下。然而，研究人员必须考虑可能影响结果转化性的种间差异，包括线粒体功能和动力学、离子电流、DNA甲基化和基因表达，以及细胞和心肌结构。此外，研究人员还应了解其他模型特异性差异，如季节节律（农场饲养和实验室饲养物种不同）和昼夜节律（尤其是夜行动物，如小鼠，通常在休息期的不同时间点进行研究，此时心肌细胞电生理学等会发生显著变化）、月经周期（例如，兔子没有典型的发情周期，而是诱导排卵者，在探索性别差异时必须考虑这一点），以及饮食（例如，标准小鼠饲料以大豆为基础，因此含有高浓度的植物雌激素，会影响激素平衡，尤其影响雄性小鼠的心脏功能）。无论选择何种模型，模拟临床背景治疗也是关键考量因素，这是实验心血管研究中转化有效性的核心决定因素之一。在不考虑标准护理治疗的情况下评估新干预措施，可能导致结果难以解释或应用于真实临床环境。使用活生物体作为人类疾病模型还需要仔细平衡可能获得的对人类健康的潜在益处与所涉及动物的痛苦、疼痛或不适。科学研究遵循3R原则：尽可能“替代”（Replacement），“减少”（Reduction）使用的动物数量，以及“优化”（Refinement）方案、干预措施和饲养条件，以最小化动物不适同时最大化科学洞察力。这隐含着第四个R：研究者对实验动物的责任（Responsibility）。计算和模拟建模有助于优化动物实验设计、数据整合以及从动物数据推断人类效应。药物筛选中使用非人类脊椎动物模型存在几个主要缺点。假阳性（疗法在动物中有效但在人体试验中失败）和假阴性（疗法在人类中可能表现良好但在动物模型中效果不佳而被过早放弃）都很常见。这解释了人们对人类模型的渴望，从患者细胞的体外使用到组织和器官外植体的探索，再到临床数据挖掘方法。目的是提高测试准确性，减少临床试验开始前临床前开发中的假阴性和假阳性结论。因此，需要人类湿实验和干实验模型，以更有效地弥合实验室与临床之间的差距。
3 用于心脏研究的人类模型
3.1 人类诱导多能干细胞和人类工程化心脏组织
源自人类诱导多能干细胞（hiPSC-CM）的心肌细胞提供了可在细胞培养中维持数月的可持续细胞来源。hiPSC可分化为多种心肌细胞亚型，包括心房、心室和起搏样细胞。这些细胞可用于遗传学、信号传导、生物物理学或再生的基础研究。基因组操作（如引入突变、缺失、插入、敲除或敲入）能够创建疾病模型，研究基因组改变和遗传缺陷纠正的后果，并使用报告基因和光遗传驱动器研究细胞功能。其与供体的独特遗传关系为在患者个体层面探索心脏疾病的遗传原因提供了可能。这支持了个体化患者的治疗方案选择，并允许对迄今重要性未知的遗传变异进行重新分类。提高hiPSC-CM功能深度和稳健性、成熟度以及与天然心肌相似性的一种方法是构建3D心脏组织，并整合其他细胞类型，如成纤维细胞、平滑肌细胞、内皮细胞或免疫细胞。这些3D模型不仅越来越多地被用作基因和细胞治疗研究、药物筛选或疾病建模的平台，而且正逐步走向直接临床应用。在组织工程化心肌中结合多种细胞类型是hiPSC-CM成熟的关键前提条件。这些模型允许进行细胞-细胞相互作用研究，包括基因混合模型研究以确定特定细胞类型对表型的贡献，或研究基因组修复以恢复疾病状态下的心脏功能。新型组织构建体，如由心房、房室和心室心肌细胞球体组成的类组装体，允许研究影响心律的复杂疾病。结合多个组织工程模型系统还为器官-器官相互作用研究打开了大门。hiPSC-CM的关键局限性包括其代谢、电生理和结构的不成熟，因为这些细胞通常类似于胚胎或新生儿心肌细胞，而非成熟心肌细胞。鉴于这一限制，目前正在多方面积极探索iPSC-CM的成熟策略，包括长期培养、使用不同培养基（包括促进代谢成熟的方案）、机械或电刺激、整合到3D心脏类器官中，或采用组合方法。然而，迄今为止，最成熟的hiPSC-CM在表型上仍与成人心肌细胞存在差异。使用hiPSC-CM的另一个挑战是管理从克隆到克隆、从分化批次到分化批次、传代之间以及实验室之间的差异，即使名义上使用相同的细胞系和方案也是如此。这些局限性凸显了对普遍认可的质量评估程序的必要性。干细胞期刊和专业学会已发布相关指南并采用了最低标准，例如，在研究遗传变异效应时要求使用同源对照，并在多个细胞系、足够数量的重复和独立分化批次中验证结果。
3.2 人类分离原代心肌细胞和非心肌细胞
与原代心肌细胞不同，原代心肌细胞直接从人类心肌组织（取自心脏不同区域）中分离。这些细胞保留了成熟心肌细胞的核心特征，包括其结构、功能和表观遗传谱，同时保持患者特异性表型（例如，与年龄、性别、合并症、医疗治疗以及心脏疾病相关的进行性重构有关）。这些天然表型使研究结果更具直接转化性。分离的心肌细胞允许高度的实验控制，并为评估细胞行为和形态学提供了一个相对便宜、方便且病理生理学相关的模型，同时也用于离子通道功能、收缩和电生理特性的研究。人类原代心肌细胞传统上被用于基础和转化研究，特别是在信号转导研究和药物疗效/毒性测试中。最近，无需明显去分化即可培养人类原代心肌细胞的技术使得遗传操作成为可能，进而可用于研究基因组改变的影响、作为基因治疗的原理证明、分析随时间推移的快速起搏效应、分析生物标志物释放和功能，或利用基因编码的生物传感器研究细胞功能。然而，分离细胞的功能活力仅限于相对较短的时间，通常为1天至1周，之后它们会逐渐失去结构和功能完整性。小鼠心脏和人类分离肌细胞的低温保存可以延长其在功能研究中可用的时间，而不会引起重大的结构、功能或转录效应。这个时间窗口也可以通过从活体心脏组织切片中连续几天分离细胞来延长，因为活体组织切片可以维持数周。细胞是否可以进行更长期的冷冻保存并随后恢复关键的活细胞功能仍有待阐明。虽然在分离过程中可以获得多种细胞类型（如心肌细胞、成纤维细胞、神经元），从而可以进行细胞-细胞相互作用研究，但细胞模型不能用于研究长期治疗干预或复制体内的复杂性和系统生理联系。
3.3 心肌组织切片
心肌组织切片是活体人类心脏组织切片，通常切割厚度为250-350 μm，并在模拟特定生理条件的培养液中维持。它们保留了天然组织的关键方面，如结构（例如，基质/细胞整合）、功能（例如，电活动和收缩）和异细胞信号传导。值得注意的是，心肌组织切片可以维持接近切割前同一组织块表面的电生理行为（如兔心脏切片所示）。它们还能维持收缩力、基因表达谱以及对重要药理或激素刺激的反应长达3个月。与hiPSC-CM和3D模型类似，心肌切片可用于探索疾病机制，并可匹配患者数据。它们还可用于评估或确定药物的疗效，以及研究心脏收缩调节和心脏毒性筛查。该模型还可用于将人类心肌与可能干扰体内结果的心脏外神经支配分离，从而提供一个条件受控的组织模型。因此，可以对心肌的直接效应进行高保真、高细节的研究。此外，由于在培养中延长的存活时间，研究长期效应（如心脏组织重构）成为可能。分析培养液提供了另一个机会，因为可以量化释放的代谢物、细胞因子或酶，以及营养物质。心肌切片的局限性包括切片过程中造成的组织损伤，直接影响近表面细胞层。此外，由于心脏细胞相对于切割平面的跨壁排列方向不同，即使从同一组织块切割的切片之间，功能变异性也可能很大。此外，尽管允许高水平的控制（例如，对舒张压或培养液成分的控制），局部生物物理（如应力/应变条件、电源-汇关系）和生化环境（如营养可及性、激素信号传导、氧气输送）与体内条件不同。切片还与循环系统和神经系统断开连接，因此限制了探索器官间串扰、免疫系统效应以及对全身信号反应的研究。尽管存在这些局限性，心肌组织切片代表了体外最接近天然人类心肌的模型之一。为使心肌组织切片充分发挥其转化潜力，协调努力以实现方案统一、实验室间可重复性评估以及最低报告标准的共识定义至关重要。
3.4 计算机模型
人类心脏的计算机模型涵盖从单细胞到胸腔内器官的各个层面，主要关注电生理学和机械功能。机制性计算机模型多功能且可扩展，允许研究者在受控且具有成本效益的方式下探索各种生理和病理场景，且无需使用动物或人类样本。经过验证的模型可以预测不同生物整合层面的涌现行为，以优化数据解读、诊断和治疗。在与湿实验室研究的直接迭代中，它们可以作为整合知识开发的起点（假设生成）和终点（数据解读）——尽管起点和终点可能只是螺旋式知识发展中的任意指定。结合基于人工智能的数据评估，机制性计算机模型的预测能力日益增强，并开始直接辅助个性化心脏治疗。监管机构对计算机数据的接受度正在提高。全面体外致心律失常试验（CiPA）倡议旨在开发一种新型的、基于机制和模型的评估新药致心律失常潜力的方法，包括使用计算机模型计算致心律失常风险评分（以及2D和3D hiPSC-CM模型），这就是这一发展的例证，因为它涉及FDA和EMA等监管机构作为利益相关方。例如，2025年4月，FDA宣布逐步取消对某些药物类型的强制性动物试验，转而使用计算模型（以及其他数据源）。同月，美国国立卫生研究院宣布计划优先考虑基于人类的研究技术，包括“模拟复杂人类系统、疾病通路和药物相互作用”的计算模型。因此，使用计算机模型评估心血管安全性正日益融入监管科学和药物开发。随着计算方法有望为高风险决策提供信息，必须在结构化风险框架（如V&V40（验证与确认40））内建立其可信度，并与新兴的良好模拟实践（GSP）原则保持一致。这些框架强调严格的验证（确保计算实现正确表示基础数学模型）、确认（证明模型输出与定义的预期用途相关的生物学或临床现实一致）和不确定性量化（表征参数、结构和方法的的不确定性及其对决策相关输出的影响）。计算机模型的局限性包括其实用性取决于输入数据的质量和广度，无论是机制模型还是概率模型。虽然计算方法有助于跨物种转化见解，但使用人类数据进行验证仍然至关重要。
4 用于心脏研究的人类组织可及性
人类心脏组织的可及性是基础研究的一个瓶颈。心肌组织无法通过自愿活体捐赠获得，虽然活检材料或手术干预样本可能为某些临床诊断目的收集，但除了尸检或（在某些国家）非移植供体心脏外，无法获得来自非患病心脏的组织对照。因此，人类心脏组织在功能和分子研究中的使用通常局限于因医疗原因切除的情况，如为冠状动脉旁路移植术切除的心房组织、主动脉瓣置换术或心室辅助装置植入术中切除的心室组织、梗阻性肥厚型心肌病或主动脉狭窄患者的室间隔心肌切除术中切除的组织，或从移植受体切除的完整心脏。在所有这些情况下，切除的组织均来自患病心脏，因此“对照实验”是将一种医疗状况与另一种进行比较（例如，可将房颤患者的心房组织与窦性心律患者的组织进行比较——但两组均包括因心脏手术需要而接受手术的心脏病患者）。因此，显然需要可用于对照研究的非衰竭人类心脏组织。死后捐赠非衰竭心脏组织用于研究和教学是可能的，但组织是否适合功能研究取决于获取时间，因为超过几分钟的延迟会对依赖代谢活跃器官和细胞的研究造成重大限制。活体非衰竭对照心肌的一个现实来源是因不可预见原因无法用于其主要医疗目的（移植）的供体心脏，但这并非总是可行。
4.1 使用非衰竭人类心脏组织进行科学研究：挑战与机遇
在德国，获取以被拒供体心脏形式的非衰竭对照心肌存在问题。尽管德国和其他地方都存在器官捐赠者短缺，但并非所有可用器官都能被移植。例如，2023年可供移植的399颗心脏中，有96颗（24%）未被使用。无论未移植的原因是什么，这些供体器官在德国可能无法用于研究。这意味着大约四分之一的供体心脏最终成为生物废物，尽管单个供体心脏可以提供足够的人类细胞和组织对照，以支持数十甚至数百个使用体外模型（如活体组织切片、分离细胞或培养物）的研究项目。这种浪费是因为德国移植立法不包括（因此也不允许）将供体器官用于医疗以外的任何其他目的。供体同意的文件记录完全集中在组织和器官的直接治疗用途上，而未移植情况下的选项（包括捐赠组织在研究或教育中的潜在用途）并未包含在这些表格中。这与英国形成对比，在英国，捐赠者或其亲属/指定代表会通过结构清晰的同意/授权表格进行咨询。该表格由英国国家医疗服务体系（NHS）工作人员在咨询期间完成，包括涵盖次要（非医疗）用途的具体勾选框问题，如用于研究、培训或质量保证。在英国，被发现不适合移植的器官用于研究的整体同意率非常高，达到93%。相比之下，德国缺乏类似的次要用途结构化同意方法，这意味着很难（如果不是不可能）估计患者同意将其组织用于研究目的的意愿。关于器官的法律“所有权”也存在混淆。例如，一旦Eurotransplant将器官分配给受体，“所有权”形式上就转移给了受体。但是——如果器官最终未被移植，对于非医疗用途需要谁的同意（捐赠者还是接受者）没有指导。由于这种法律模糊性，无法移植的供体器官目前被丢弃。这种情况是欧洲范围内器官捐赠法规拼凑的一部分，捐赠组织的使用通常由国家层面决定，这可能增加关于所有权和同意的法律复杂性，因为在供体-受体匹配过程中，器官经常在各国之间共享。这种情况与美国形成对比，在美国，人类组织在研究中的使用受联邦、州和地方的法律、法规和政策的约束，包括美国卫生与公众服务部的“通用规则”和健康保险流通与责任法案。实际上，可以通过组织库和网络获取用于科学研究的人类心脏组织，如美国国家癌症研究所资助的合作人类组织网络、德克萨斯儿童医院心脏中心组织库和国际医学促进会。这些机构在全国范围内提供不可移植的器官和组织（包括心脏组织）用于医学研究。在此背景下提出的一个关键问题是，将原本用于预定目的（临床应用）的组织用于次要目标（如医学研究、培训或质量控制）是否在伦理上可接受（例如，是否符合捐赠者的意图）。可以假设器官捐赠者是利他主义的，因为他们打算通过捐赠帮助他人。这是否包括科学研究的间接益处无法追溯评估。然而，当给予选择时，很高比例的捐赠者（或其家属）同意将其组织用于研究目的（英国为93%，荷兰为89%），这表明捐赠者的意图可能比单纯支持直接医疗用途更广泛。这一点也从愿意捐赠（患病）组织用于科学研究的患者比例非常高中得到证实，前提是这些组织因医疗原因被切除。这意味着，鉴于对照组织对研究的独特重要作用，应该提出一个相反的问题——即，将无法移植的组织简单地丢弃，而不是用于次要应用，在伦理上是否可接受？德国关于器官捐赠的立法似乎不太可能在短期内改善，这从德国政府对2023年关于此主题的正式议会质询的回应中可见一斑。由于德国法律对最初用于移植的器官或组织用于研究、教学
