无需电子起搏器,干细胞培养的窦房结类器官可自主跳动发电信号。
上海科学家成功培育出全球首个窦房结类器官,为替代电子起搏器开辟了全新路径。窦房结是位于心脏右心房上方的一小簇细胞,负责产生控制心跳的电信号。当它出现故障时,心跳会过慢甚至停止,患者需要植入电子起搏器。
中国科学院和复旦大学的研究团队使用人源多能干细胞,构建出能够产生电脉冲的三维窦房结类器官。在发表于《细胞·干细胞》杂志的论文中,团队描述了一项关键创新:他们将类器官与一个人工心脏神经丛连接起来,从而"重现了神经系统与心脏之间的通讯方式"。
验证结果表明,实验室培养的窦房结组织在基因活动模式上与人类胚胎窦房结细胞高度吻合,并且对控制心率的药物产生了正确的反应。该组织能够产生"稳定且自发的跳动,与心脏天然起搏器的活动极为相似"。
历史上,窦房结的研究一直受限于其难以触及的解剖位置——它位于心脏右上方腔室附近,靠近人体最大的静脉之一。小鼠等动物模型也难以完全复制人类心脏起搏器的工作方式,这促使研究者转向实验室培养的替代方案。
这是科学家首次在实验室环境中完整重现心脏的电信号传导过程。如果这项技术走向临床,将可能催生基于移植细胞或类器官的"生物起搏器",为使用超过五十年的传统电子起搏器提供一种全新的替代方案。
本文译自 interestingengineering,由 BALI 编辑发布。