心脏的规律跳动离不开右心房内一个被称为“天然起搏器”的特殊结构——窦房结。这个仅有几毫米大小的区域如同精密的指挥中枢，通过持续释放电信号调控心肌收缩的节奏。然而，由于窦房结体积微小且位置隐蔽，传统研究手段难以直接观察其工作机制，而动物模型又无法完全复现人类特有的心跳调控模式，这为相关疾病研究带来巨大挑战。
中国科学院分子细胞科学卓越创新中心的研究团队近日取得突破性进展。科研人员利用人多能干细胞，在实验室环境中成功培育出具有自主节律的三维窦房结类器官。这种人工构建的“生物起搏器”不仅能自发产生稳定的电脉冲，其频率与人类正常心跳高度吻合，还能通过特定信号通路与心脏神经丛类器官建立功能连接，首次在体外实现了神经信号对心跳节奏的动态调控。
研究过程中，科研团队通过系统解析胚胎心脏发育的关键信号网络，筛选出诱导干细胞定向分化的最优组合方案。经过二十余天的体外培养，干细胞逐渐形成具有窦房结典型特征的组织结构，其内部离子通道蛋白的表达模式与天然组织高度相似。当与心房样类器官共培养时，电信号能够从窦房结区域精准传导至心肌细胞，完整复现了心脏起搏-传导的生理过程。
这项成果为心律失常研究开辟了全新路径。传统药物研发依赖动物实验和离体细胞模型，但物种差异常导致实验结果难以转化。而人工构建的类器官系统既保留了人类组织的特异性，又能通过基因编辑技术模拟各种病理状态，为筛选抗心律失常药物提供了更可靠的实验平台。该技术未来有望发展为生物起搏器的临床替代方案，为窦房结功能障碍患者提供新的治疗选择。
据研究团队介绍，下一步将重点优化类器官的长期稳定性，并探索其与心室组织的整合机制。通过构建更完整的心脏传导系统模型，科研人员期望能深入解析心律失常的分子机制，为开发精准治疗手段奠定基础。这项发表于国际权威期刊的研究，标志着我国在心脏组织工程领域达到世界领先水平。
