近日，來自加拿大多倫多McEwen再生醫(yī)學(xué)中心（McEwen Centre for Regenerative Medicine）的科學(xué)家們做出了一項突破性的發(fā)現(xiàn)——通過誘導(dǎo)人多能干細(xì)胞，他們在體外用細(xì)胞組成了“心臟起搏器”，并在大鼠實驗中成功激起了心臟跳動。這項突破性的研究也發(fā)表在了《自然》子刊《Nature Biotechnology》上。
▲McEwen科學(xué)家們誘導(dǎo)的心臟起搏細(xì)胞（圖片來源：statnews）
心臟可謂是人體中最“勞碌”的器官，在人的一生中從不停歇地跳動。心跳產(chǎn)生自心臟中一個叫做竇房結(jié)的部位的起搏細(xì)胞，這些細(xì)胞能夠自發(fā)產(chǎn)生動作電位并傳導(dǎo)至整個心臟，引起心肌細(xì)胞有規(guī)律的收縮，從而產(chǎn)生心跳。當(dāng)這些細(xì)胞發(fā)生病變時，就會出現(xiàn)心律失常等心臟病。
目前治療這類心臟病最有效的手段是植入起搏器，通過人工產(chǎn)生的電脈沖來控制心臟的跳動。在中國，大約有50萬名人工起搏器使用者，并且這個數(shù)字在迅速增加。但是人工起搏器也有許多的問題，最大的問題是它需要通過電池來產(chǎn)生電脈沖，電池的平均壽命大約是7年，也就是說，患者每隔7年需要再接受一次手術(shù)來更換電池。此外，對于兒童患者來說，人工起搏器并不能跟著心臟的生長而做出相應(yīng)的改變，因此可能需要更頻繁地更換起搏器。
以干細(xì)胞為基礎(chǔ)的再生醫(yī)學(xué)療法有望能解決這一困境。多能干細(xì)胞具有分化成200多種不同類型細(xì)胞的潛力，這些細(xì)胞是人體許多組織和臟器的組成部分。加拿大科學(xué)家們通過發(fā)育生物學(xué)的手段，尋找并測試了從干細(xì)胞發(fā)育為心臟起搏細(xì)胞過程中的信號通路，并成功地建立了在21天內(nèi)將干細(xì)胞轉(zhuǎn)化成心臟起搏細(xì)胞的方法。當(dāng)他們在培養(yǎng)皿中長出了起搏細(xì)胞后，更進(jìn)一步地展示了這些細(xì)胞可以在大鼠體內(nèi)產(chǎn)生并調(diào)控心跳。
這項研究的通訊作者、McEwen再生醫(yī)學(xué)中心主管Gordon Keller博士說：“我們所做的是培養(yǎng)皿中的人類生物學(xué)，我們復(fù)制了產(chǎn)生心臟起搏細(xì)胞的自然過程。”
▲文章通訊作者Gordon Keller博士（圖片來源：uhnresearch）
這個加拿大團(tuán)隊的長期目標(biāo)是用這些體外培養(yǎng)的起搏細(xì)胞制造出生物起搏器，用來代替目前的人工起搏器以植入患者體內(nèi)。這種生物起搏器將終身有效。不過，他們承認(rèn)這離真正應(yīng)用到患者身上還需要大約5-10年。下一步，他們計劃展開臨床前的穩(wěn)定性和安全性測試。我們希望他們的研發(fā)計劃順利進(jìn)行，早日為心臟病患者帶來“全天然”生物起搏器。
參考資料：
[1] These newly created pacemaker cells can trigger a rat’s heart to beat
[2] Scientists produce functional heart pacemaker cells
[3] Sinoatrial node cardiomyocytes derived from human pluripotent cells function as a biological pacemaker
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