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上海科學家完成了一項此前被認為極具挑戰性的壯舉:他們利用干細胞,在實驗室里培育出了世界上第一個竇房結類器官。
這個米粒大小的結構,正是心臟維持穩定跳動的核心"指揮官"。
人類心臟每天跳動約十萬次,背后的節律控制,全靠一個不起眼的微小組織來完成,這就是竇房結。它位于右心房頂部,持續不斷地發出電信號,告訴心臟的上腔和下腔何時收縮、何時舒張,確保血液被精準地泵送到全身。
一旦竇房結出現問題,心臟就會跳得過慢、過快或者節律紊亂,嚴重時會引發暈厥甚至猝死。全球每年有數百萬人因此不得不植入人工心臟起搏器。
問題在于,竇房結極其微小,從人體內提取研究幾乎不可能,這讓科學家長期無法深入理解它的工作機制。
復旦大學附屬中山醫院的研究團隊用人類多能干細胞,在體外成功誘導分化出了竇房結類器官。這些類器官不僅在結構上高度還原了真實竇房結的細胞組成,更關鍵的是,它們能夠自發產生電信號,并保持類似真實心臟起搏節律的自主跳動。
這意味著,科學家第一次擁有了一個可以在實驗室里反復研究、隨時觀察的"心臟指揮中心"模型。
這項突破的實際意義,至少體現在兩個方向上。
第一個方向是藥物篩選。許多心臟病藥物在研發階段都面臨一個棘手問題:無法在真實的人類心臟起搏組織上測試副作用。動物模型與人類心臟存在差異,細胞系又太過簡單。竇房結類器官的出現,提供了一個更接近真實生理環境的測試平臺,有望在早期就篩查出那些可能引發心律失常的潛在風險藥物。
第二個方向,也是更令人興奮的一個,是生物起搏器。目前全球植入的人工起搏器是純機械電子設備,雖然救了無數人的命,但也有明顯局限,比如電池壽命有限、無法像真正的竇房結那樣響應人體的神經調節、長期植入存在感染風險等。如果未來能將功能性的竇房結類器官移植到患者心臟,理論上可以實現真正意義上的"生物性"心臟起搏,完全融入人體的自主神經調控系統。
當然,從實驗室的類器官到真正用于人體的治療手段,中間還隔著相當漫長的路。
目前這項研究仍處于基礎研究階段,類器官能否在移植后與宿主心臟建立穩定的電學連接,免疫排斥問題如何解決,長期存活和功能維持是否可靠,這些都還需要大量的動物實驗和臨床前研究來驗證。
類器官技術本身也在快速進化。近年來,全球多個頂尖團隊已經成功培育出心室、腸道、肝臟、腦等多種類器官,但竇房結因其高度特化的電生理屬性,一直是這個領域的難點之一。中國團隊此次的成果,被認為填補了心臟類器官研究中的一項關鍵空白。
心臟病依然是全球頭號殺手,每年奪走近兩千萬人的生命。在這個背景下,任何能夠推動心臟疾病機制研究和治療手段創新的進展,都值得認真對待。
一粒會自己跳動的微小類器官,或許正是改變未來心臟病治療格局的起點。
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