科技日報訊 （記者 王春）記者5月21日從中國科學(xué)院分子細胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心獲悉，該中心研究員曾安團隊與合作者利用人類多能干細胞，在培養(yǎng)皿中構(gòu)建出首個人源“生物起搏器”——竇房結(jié)類器官，并實現(xiàn)神經(jīng)對心跳的調(diào)控。相關(guān)成果日前在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《細胞·干細胞》。

　　心臟規(guī)律跳動依賴右心房竇房結(jié)。這一人體天然起搏結(jié)構(gòu)一旦功能異常，就易引發(fā)心動過緩、心跳驟停等危重病癥。長期以來，因人類竇房結(jié)樣本稀缺、動物模型難以復(fù)刻人體心律調(diào)控機制，相關(guān)疾病研究與藥物研發(fā)存在諸多瓶頸。

　　研究團隊模擬了人體胚胎發(fā)育過程中的關(guān)鍵信號，經(jīng)過系統(tǒng)性篩選與誘導(dǎo)，培育出可自主、穩(wěn)定搏動的三維竇房結(jié)類器官。這一模型可自發(fā)產(chǎn)生起搏電信號，對接心房類器官后，能夠復(fù)刻人體心臟“起搏—傳導(dǎo)”的生理過程。

　　科研人員進一步在竇房結(jié)類器官中引入與家族性竇房結(jié)功能障礙相關(guān)的突變，成功重現(xiàn)了緩慢性心律失常的關(guān)鍵特征。經(jīng)過藥物處理后，異常節(jié)律得到有效改善，這證實該模型可用于解析心律失常發(fā)病機制、發(fā)現(xiàn)潛在治療藥物。

　　相較于傳統(tǒng)模型，此次研究的最大突破是相對完整地還原了心臟神經(jīng)調(diào)控機制。研究團隊同步構(gòu)建了富含神經(jīng)元的心臟神經(jīng)叢類器官，將其與竇房結(jié)類器官、心房類器官組裝融合。實驗顯示，神經(jīng)纖維可延伸進入竇房結(jié)類器官、調(diào)節(jié)跳動頻率，并將電信號正常傳導(dǎo)至下游心房組織。

　　結(jié)合人胚胎竇房結(jié)的空間圖譜與體外干預(yù)實驗，研究發(fā)現(xiàn)，人類特有的神經(jīng)通路不僅能夠調(diào)控心率，還可促進起搏系統(tǒng)的成熟。其中，神經(jīng)元分泌的一種名為鞘脂激活蛋白原（PSAP）的蛋白質(zhì)可作用于起搏細胞表面的GPR37受體，推動起搏細胞向成熟狀態(tài)發(fā)育。這一發(fā)現(xiàn)也為此前臨床觀察中PSAP突變導(dǎo)致的兒童心律異常提供了機制解釋。

　　此次研究在體外重建人類心臟天然起搏系統(tǒng)及其神經(jīng)調(diào)控過程，為心律失常研究、藥物篩選和未來生物起搏器開發(fā)提供了重要工具。