北京
上海科學家已創造出全球首個實驗室培養的竇房結，即控制心臟節律的微小結構。
在心臟右心房深處，存在著竇房結—— 一簇負責控制人體心跳的微小細胞群。它常被稱為心臟的天然起搏器，能產生電脈沖，讓心臟以穩定協調的節律跳動。
在神經系統信號的引導下，這些電脈沖指令心臟的上、下腔室適時收縮，使血液在全身正常循環。一旦竇房結功能失常，心跳就可能過慢，甚至短暫停止，從而擾亂血流，造成嚴重的健康風險。
在最嚴重的情形下，這一關鍵控制中樞的衰竭會危及生命，需要植入人工起搏器或進行緊急醫療干預。
連接人工神經網絡的跳動心臟類器官
據報道，上海的一個科研團隊研發出一種實驗室培養的生物起搏器，旨在模擬心臟的自然節律控制系統。研究人員利用可分化成多種組織的人類多能干細胞，構建出一個能夠產生電脈沖的三維竇房結類器官。
為了讓系統更接近真實情況，團隊將該類器官與一個人工心臟叢相連接。心臟叢是位于心臟底部附近的神經網絡，參與調節心跳活動。這一成果使研究人員得以重現神經系統與心臟的溝通方式，為研究心律不齊和開發未來可能減少對電子起搏器依賴的治療方法，開辟了潛在的新途徑。
這項研究發表在《細胞·干細胞》期刊上，參與其中的科學家來自中國科學院和復旦大學。團隊將研究重點放在竇房結上，盡管它對維持心臟正常跳動至關重要，但由于結構微小且位于心臟深處難以觸及的位置，科學家們一直很難對其進行研究。
竇房結靠近右心房上部，毗鄰人體最大的靜脈之一，在人體組織樣本中極難獲取，這限制了對它工作機制以及相關心臟疾病發展過程的研究。
動物模型存在不足，科學家成功重建人類心律組織
包括小鼠在內的動物研究，一直難以完全復制人類心臟天然起搏器的工作方式。由于這些局限，科學家們越來越多地轉向實驗室培養的竇房結模型，以便更好地理解心律紊亂，并探索新的治療方案。
紐約州立大學下州健康科學大學2024年的一項研究，就突顯了此類模型在研究疾病和開發生物起搏器方面的潛力。在這一目標基礎上，上海的研究人員利用人類多能干細胞，通過模擬早期胚胎發育中出現的信號，創建出三維竇房結類器官。這種實驗室培養的組織能夠產生穩定而自發的跳動，與心臟天然起搏器的活動十分相似。
這一突破使科學家首次在實驗室環境中，完整重現了心臟產生并傳遞控制節律的電信號的全過程。研究人員發現，實驗室培養的組織在基因活性方面與人類胚胎竇房結細胞高度匹配，并且能對控制心率的藥物做出正確反應。
這些發現有望為未來基于移植細胞或類器官的生物起搏器鋪平道路，為替代傳統電子設備提供一種可能的選擇。傳統心臟起搏器通過電脈沖調節心跳，已在醫學領域廣泛應用超過50年，至今仍是治療高危心律紊亂或心跳不齊患者的最常見手段之一。
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