新模型问世！曾安/罗哲/杜美蓉团队构建首个人源心脏“生物起搏器”类器官，为心律不齐机理研究与药物开发提供了革命性的平台

近日，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心曾安、复旦大学罗哲、同济大学杜美蓉团队一项发表于国际知名期刊《Cell Stem Cell》的最新研究在心脏生理与疾病模型领域的引起了重大关注。研究团队成功构建了首个能够模拟人类心脏起搏器系统神经支配与成熟过程的三维体外模型——人类多能干细胞衍生的窦房结-心丛组装体。该研究不仅填补了人类神经-心脏起搏器相互作用体外研究模型的空白，更为心律失常等疾病的机理研究与药物开发提供了革命性的平台。

图形摘要

研究背景：心脏“司令部”与“神经网络”的缺失模型

心脏的节律性跳动始于窦房结（SAN）产生的电脉冲，并由心脏内在的神经网络（心丛）精细调控。尽管这一“司令部”与“神经网络”的协同作用对维持正常心律至关重要，但长期以来，科学界缺乏能够真实再现人类神经-窦房结相互作用的体外研究系统，严重制约了对相关疾病机制的理解与治疗策略的开发。

技术突破：构建“三位一体”的类器官组装体

为解决这一难题，研究团队创新性地将三种由人类多能干细胞分化而来的类器官进行整合：

• 窦房结节律类器官：模拟人类心脏的天然起搏点。

• 心脏神经节丛类器官：模拟调控心律的内在心脏神经网络。

• 心房样心脏类器官：模拟接受起搏信号的心房组织。

通过将这三种类器官融合成一个三重组装体，研究人员首次在体外重建了从起搏器到心房组织的完整信号传导路径，实现了对“神经-起搏器-心房”耦合系统的全功能模拟。

核心发现：揭示神经信号驱动起搏器成熟的关键通路

该组装体平台成功展现出与人类窦房结高度相似的分子特征、三维结构和电生理活动。利用这一平台，研究团队能够功能性地探究神经对窦房结自主节律的调控，甚至模拟疾病状态下的传导功能障碍。

更为重要的是，通过将组装体的功能分析与人类窦房结组织的空间转录组学数据相结合，研究团队首次揭示了一个关键的神经元至起搏细胞信号程序：由心脏神经节丛类器官分泌的前皂苷蛋白，能够特异性激活窦房结中富集的受体GPR37，从而直接促进起搏器细胞的成熟与功能完善。

研究意义与未来展望

该研究标志着类器官与组装体技术在模拟复杂器官系统相互作用方面迈出了关键一步，建立的窦房结-心丛组装体，是一个强大的人类特异性研究平台。它不仅能够用于深入探究心脏起搏器在发育和疾病过程中的内在神经调控机制，还为筛选靶向神经-心脏相互作用的新型药物、开发个体化的心律失常治疗方案提供了重要的工具。（转化医学网360zhyx.com）

原文链接：

https://www.cell.com/cell-stem-cell/abstract/S1934-5909(26)00158-X

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