科技日报讯 （记者 王春）记者5月21日从中国科学院分子细胞科学卓越创新中心获悉，该中心研究员曾安团队与合作者利用人类多能干细胞，在培养皿中构建出首个人源“生物起搏器”——窦房结类器官，并实现神经对心跳的调控。相关成果日前在线发表于国际学术期刊《细胞·干细胞》。
心脏规律跳动依赖右心房窦房结。这一人体天然起搏结构一旦功能异常，就易引发心动过缓、心跳骤停等危重病症。长期以来，因人类窦房结样本稀缺、动物模型难以复刻人体心律调控机制，相关疾病研究与药物研发存在诸多瓶颈。
研究团队模拟了人体胚胎发育过程中的关键信号，经过系统性筛选与诱导，培育出可自主、稳定搏动的三维窦房结类器官。这一模型可自发产生起搏电信号，对接心房类器官后，能够复刻人体心脏“起搏—传导”的生理过程。
科研人员进一步在窦房结类器官中引入与家族性窦房结功能障碍相关的突变，成功重现了缓慢性心律失常的关键特征。经过药物处理后，异常节律得到有效改善，这证实该模型可用于解析心律失常发病机制、发现潜在治疗药物。
相较于传统模型，此次研究的最大突破是相对完整地还原了心脏神经调控机制。研究团队同步构建了富含神经元的心脏神经丛类器官，将其与窦房结类器官、心房类器官组装融合。实验显示，神经纤维可延伸进入窦房结类器官、调节跳动频率，并将电信号正常传导至下游心房组织。
结合人胚胎窦房结的空间图谱与体外干预实验，研究发现，人类特有的神经通路不仅能够调控心率，还可促进起搏系统的成熟。其中，神经元分泌的一种名为鞘脂激活蛋白原（PSAP）的蛋白质可作用于起搏细胞表面的GPR37受体，推动起搏细胞向成熟状态发育。这一发现也为此前临床观察中PSAP突变导致的儿童心律异常提供了机制解释。
此次研究在体外重建人类心脏天然起搏系统及其神经调控过程，为心律失常研究、药物筛选和未来生物起搏器开发提供了重要工具。
(责任编辑：杨淼)