上海科学家已创造出全球首个实验室培养的窦房结，即控制心脏节律的微小结构。
在心脏右心房深处，存在着窦房结—— 一簇负责控制人体心跳的微小细胞群。它常被称为心脏的天然起搏器，能产生电脉冲，让心脏以稳定协调的节律跳动。
在神经系统信号的引导下，这些电脉冲指令心脏的上、下腔室适时收缩，使血液在全身正常循环。一旦窦房结功能失常，心跳就可能过慢，甚至短暂停止，从而扰乱血流，造成严重的健康风险。
在最严重的情形下，这一关键控制中枢的衰竭会危及生命，需要植入人工起搏器或进行紧急医疗干预。
连接人工神经网络的跳动心脏类器官
据报道，上海的一个科研团队研发出一种实验室培养的生物起搏器，旨在模拟心脏的自然节律控制系统。研究人员利用可分化成多种组织的人类多能干细胞，构建出一个能够产生电脉冲的三维窦房结类器官。
为了让系统更接近真实情况，团队将该类器官与一个人工心脏丛相连接。心脏丛是位于心脏底部附近的神经网络，参与调节心跳活动。这一成果使研究人员得以重现神经系统与心脏的沟通方式，为研究心律不齐和开发未来可能减少对电子起搏器依赖的治疗方法，开辟了潜在的新途径。
这项研究发表在《细胞·干细胞》期刊上，参与其中的科学家来自中国科学院和复旦大学。团队将研究重点放在窦房结上，尽管它对维持心脏正常跳动至关重要，但由于结构微小且位于心脏深处难以触及的位置，科学家们一直很难对其进行研究。
窦房结靠近右心房上部，毗邻人体最大的静脉之一，在人体组织样本中极难获取，这限制了对它工作机制以及相关心脏疾病发展过程的研究。
动物模型存在不足，科学家成功重建人类心律组织
包括小鼠在内的动物研究，一直难以完全复制人类心脏天然起搏器的工作方式。由于这些局限，科学家们越来越多地转向实验室培养的窦房结模型，以便更好地理解心律紊乱，并探索新的治疗方案。
纽约州立大学下州健康科学大学2024年的一项研究，就突显了此类模型在研究疾病和开发生物起搏器方面的潜力。在这一目标基础上，上海的研究人员利用人类多能干细胞，通过模拟早期胚胎发育中出现的信号，创建出三维窦房结类器官。这种实验室培养的组织能够产生稳定而自发的跳动，与心脏天然起搏器的活动十分相似。
这一突破使科学家首次在实验室环境中，完整重现了心脏产生并传递控制节律的电信号的全过程。研究人员发现，实验室培养的组织在基因活性方面与人类胚胎窦房结细胞高度匹配，并且能对控制心率的药物做出正确反应。
这些发现有望为未来基于移植细胞或类器官的生物起搏器铺平道路，为替代传统电子设备提供一种可能的选择。传统心脏起搏器通过电脉冲调节心跳，已在医学领域广泛应用超过50年，至今仍是治疗高危心律紊乱或心跳不齐患者的最常见手段之一。
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