Nat.Biotechnol：科學家用多能幹細胞首次製造出心臟起搏細胞

麥克尤恩再生醫學中心的研究人員從人類幹細胞中開發出了第一個功能性的起搏細胞，為可替代的生物起搏器治療鋪平道路。這項發表於12月12日的Nature Biotechnology雜誌上的研究闡述了人類多能幹細胞如何在21天內被誘導分化為起搏細胞。這些人類起搏細胞在大鼠心臟中成功顯示出生物起搏器的功能，通過激活電脈衝觸發心臟收縮。

多能幹細胞具有分化成200多種不同類型細胞的潛力，這些細胞可以組成身體的每一個組織和器官。竇房結起搏細胞是心臟首要的起搏器，控制著動物整個生命過程中的心跳。起搏器缺陷會導致心臟節律紊亂。目前，主要通過植入電子起搏器設備進行治療。對研究人員來說，理解如何產生起搏細胞有助於弄清起搏細胞功能紊亂機制，並為開發生物起搏器提供細胞來源。生物起搏器具有替代電子起搏器的前景，它可以克服缺乏激素響應、存在感染風險、電池壽命有限以及無法適應兒童患者心臟大小變化的缺點。

根據此前在動物模型中的研究結果，研究人員測試並繪製出人類多能幹細胞分化為起搏細胞的特殊發育途徑。通過在21天內不同時間點測試不同的信號分子，引導多能幹細胞分化為起搏細胞。

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研究人員表示，這一過程十分棘手，不僅要確定正確的信號分子，還要在適當的濃度，正確的時間刺激幹細胞。展現器官生長和發育中精準的發育生物學過程十分重要，研究人員在培養皿中以同樣的精度複製出了這一過程。

研究人員指出，測試這種生物起搏器的臨床試驗大概需要5到10年的時間，他們的下一個目標是啟動安全性和可靠性的預臨床試驗。同時，研究人員可以利用這項新技術從來自心臟起搏功能障礙患者的細胞製造起搏細胞，並利用這些疾病細胞進行相關藥物研究。

從長遠來看，研究小組希望開發生物起搏器移植到需要電子起搏器的患者中。在加拿大，每年超過10000的電子起搏器被植入到患者中，超過12萬患者帶著這些裝置生存。它們使用壽命一般為5到10年，平均7年。如果生物起搏器獲得成功，患者將有終身治癒的希望。

參考資料：

Sinoatrial node cardiomyocytes derived from human pluripotent cells function as a biological pacemaker

Scientists produce functional heart pacemaker cells