近期，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心曾安团队联合复旦大学、同济大学科研人员，在国际权威期刊《Cell Stem Cell》发表一项突破性研究成果——成功构建全球首个人源“心脏生物起搏器”类器官模型，并进一步组装出“心内神经—窦房结—心房”三类器官体系。这一成果被澎湃新闻等权威媒体称为“心脏生物起搏赛道研发范式的革命性突破”，不仅实现了人源化、功能化、可调控的体外心脏起搏系统模拟，更为缓慢性心律失常患者带来了摆脱传统治疗局限的新希望。
打破动物模型局限！人源化窦房结类器官到底牛在哪？
以往研究心脏起搏系统，大多依赖动物模型，但动物与人类生理差异大，很难精准复刻人体的起搏机制。此次研究团队利用人多能干细胞，模拟胚胎发育中的Wnt/β-catenin和BMP信号通路，成功诱导出三维窦房结类器官（SANO），并组装成完整的三类器官体系，其核心优势可总结为三点：
- 精准匹配人体起搏节律： 类器官能稳定产生60–100次/分钟的自发电信号，与健康成年人类窦房结的跳动频率完全一致，还能将电信号精准传导至连接的心房样组织，完整再现“起搏—传导”的生理过程。
- 可模拟疾病与验证药效： 当引入家族性窦房结功能障碍基因突变（如TBOX3或HCN4突变）时，类器官会表现出明显的心动过缓表型；而经β受体激动剂干预后，节律又能恢复正常，验证了其作为疾病建模和药效评估平台的可靠性。
- 复刻神经动态调控功能： 与心脏神经丛类器官、心房样组织组装后，神经纤维会主动延伸进入窦房结类器官，实时调节起搏频率，完美还原了人体心脏固有神经对起搏系统的动态调控机制。
揭秘心跳的“指挥密码”：PSAP-GPR37信号轴的关键作用
很多人好奇，我们的心跳怎么能根据运动、情绪自动调整频率？这次研究就找到了其中的关键分子机制。研究团队通过空间转录组学分析发现，心脏固有神经丛分泌的PSAP蛋白，会与窦房结细胞表面的GPR37受体特异性结合，这一信号轴是驱动起搏细胞成熟、维持节律稳定的核心。 实验显示，当阻断PSAP-GPR37通路后，类器官的起搏频率显著降低；而过表达PSAP蛋白，则能增强类器官的节律稳定性。这一发现不仅填补了心脏起搏调控研究在分子层面的空白，更为开发新型靶向疗法提供了精准靶点——未来可通过基因治疗增强GPR37受体表达，或设计PSAP类似物药物，针对性改善病态窦房结综合征患者的节律异常，甚至根据患者基因检测结果定制个性化治疗方案。
告别电子起搏器痛点？未来生物起搏疗法离我们有多远？
目前全球约百万缓慢性心律失常患者依赖电子起搏器，但这种治疗方式存在不少局限：电池寿命仅5–10年，到期需手术更换；年感染发生率约1%–2%；而且无法响应生理需求，比如运动时不能自动加速心率。 此次研发的类器官模型，为生物起搏疗法搭建了关键的验证平台。未来，医生可将患者自体干细胞分化为功能化窦房结类器官，植入心脏后实现“自体化、可再生、免更换”的治疗目标，还能避免免疫排斥风险。此外，三类器官体系还可用于筛选安全有效的抗心律失常药物，大幅缩短临床试验周期。 论文共同作者张桐栋表示，虽然距离临床应用尚需数年时间，但该模型已成为生物起搏器研发的“技术桥梁”，未来可能优先应用于终末期病窦综合征患者，或合并严重感染风险、不适合植入电子器械的群体。研究团队计划在2027年启动类器官基因编辑技术的优化，进一步提升其长期稳定性和体内存活率。
这一研究标志着心脏生物起搏领域从“机械替代”向“生物模拟”的关键跨越，不仅展现了中国在再生医学与类器官技术领域的国际领先地位，更为全球数百万心律失常患者描绘了更具人性化的治疗未来。
