近期，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心曾安研究组联合复旦大学、同济大学团队在国际顶级期刊《细胞·干细胞》发表突破性成果：全球首次利用人多能干细胞构建三维窦房结类器官，并组装成“心内神经—窦房结—心房”模型，完整复刻人类心脏的起搏与神经调控机制，为千万心律失常患者点亮了“活体起搏”的新希望。
培养皿里长出“心跳指挥家”，揭秘人类心律调控的关键密码
心脏的窦房结就像体内的“心跳司令部”，掌控着每分钟60-100次的正常节律。但长期以来，因人体样本稀缺、动物模型与人类生理差异大，心律调控的深层机制一直是研究难点。此次研究团队通过模拟人类胚胎发育的关键信号通路，成功诱导干细胞分化出包含头区、尾区及过渡区的三种起搏细胞亚型，构建出具备自主搏动能力的窦房结类器官——它不仅能稳定产生和人类胚胎窦房结高度相似的电信号，还能精准响应异丙肾上腺素、阿托品等常用心率调节药物。
更重要的是，团队首次发现并验证了人类特有的PSAP–GPR37神经-起搏信号轴：
- PSAP蛋白调控： 神经元分泌的PSAP蛋白会结合起搏细胞表面的GPR37受体，既可以实时调节心率，还能驱动起搏系统向成熟状态发育。
- 破解致病根源： 这一机制首次解释了PSAP基因突变导致儿童先天性心律异常的分子基础，为遗传性心律失常的精准治疗找到了靶点。
- 超越传统模型： 对比小鼠等动物模型，人源类器官完美解决了物种差异问题，还能通过引入KCNJ3基因突变精准重现窦房结功能障碍，验证药物Tertiapin-Q可逆转异常节律，成为高效的药物筛选平台。
从实验室到病床，生物起搏器的“三步走”转化路径
目前我国每年植入电子起搏器超15万台，但这类金属装置存在诸多痛点：电池寿命仅5-10年，患者需反复手术更换；导线移位、囊袋感染等并发症风险高；儿童患者还需随着身体发育多次调整装置。而此次研发的生物起搏器类器官，为解决这些难题提供了全新方向——未来可提取患者自体皮肤细胞重编程为干细胞，定向分化为专属类器官，彻底避免免疫排斥，实现“量体裁衣”式治疗。
研究团队已规划清晰的临床转化路径：
- 短期（3-5年）： 聚焦疾病建模与药物初筛，利用类器官替代传统动物实验，大幅缩短心律失常新药的研发周期，降低研发成本。
- 中期（5-10年）： 开展猪等大动物体内植入试验，验证类器官在体内的长期存活能力、电生理整合性及安全性，为人体试验奠定基础。
- 长期（10-15年）： 推进个体化生物起搏器临床试验，让患者拥有能像天然心脏一样，根据运动、静息状态自动调节心率的“活体起搏系统”，甚至具备自我修复能力。
千万患者的新希望，这些挑战仍需跨越
这项技术突破对不同人群的意义各不相同：儿童患者无需再承受多次手术的痛苦，老年患者能减少感染、导线移位等并发症风险，遗传性心律失常患者更有望通过基因编辑结合类器官移植，从根源修复心脏起搏缺陷。不过，从实验室到临床应用，仍需跨越几道难关：
- 体内长期存活： 类器官植入后如何持续获得营养供给、适应宿主心脏的微环境，是维持功能的核心问题。
- 电信号精准匹配： 需确保类器官的起搏信号与宿主心脏完美同步，避免出现节律紊乱。
- 规模化成本控制： 目前类器官的制备成本较高，如何实现规模化生产、降低费用，让更多患者受益，是未来产业转化的关键。
- 伦理与监管： 基因编辑的安全性、细胞来源的合规性等问题，需要完善的法规体系和公众科普来化解争议。
尽管前路仍有挑战，但这项研究标志着我国在心脏再生医学领域已跻身国际领先地位，它以“活体组织替代金属装置”的理念，重新定义了心脏起搏治疗的可能性。未来，随着技术的不断成熟，“修复而非替代”的医疗目标将逐步成为现实，为千万心律失常患者带来更智能、更兼容的治疗选择。
