科学家研制出了功能性心脏起搏器细胞

来自大学卫生网麦克尤恩再生医学中心的科学家们已经从人类干细胞中开发出了第一个功能性起搏器细胞，为替代生物起搏器疗法铺平了道路。

他们的发现，“窦房结心肌细胞来源于人类多能细胞的功能作为生物起搏器。自然生物技术12月12日，详细介绍人类如何多能干细胞能在21天内被哄骗发展成吗起搏细胞这种细胞通过电脉冲调节心脏跳动。这些人类起搏器细胞在大鼠心脏中进行了测试，通过激活触发心脏收缩的电脉冲，显示出作为生物起搏器的功能。

多能干细胞有分化成200多种不同类型的细胞的潜力，这些细胞组成了人体的每个组织和器官。

窦房结起搏器细胞是心脏的主要起搏器，终生控制心跳。心脏起搏器的缺陷会导致心律紊乱，通常通过植入电子起搏器设备来治疗。了解如何生成起搏器细胞有助于了解起搏器细胞的疾病，并为开发生物起搏器提供细胞来源。生物起搏器是一种很有前途的电子起搏器的替代品，克服了诸如缺乏激素反应性和无法适应儿科患者心脏大小变化等缺点。

研究人员使用发育生物学方法建立了产生起搏器细胞的特定方案。

“我们所做的是培养皿中的人类生物学，”麦克尤恩中心主任戈登·凯勒博士说，他是资深作者，也是从人类干细胞中产生各种特化细胞的先驱。“我们正在复制大自然制造起搏器细胞的方式。”

基于之前在动物模型上的发现，麦克尤恩中心的研究人员测试并绘制了人类多能干细胞如何成为起搏器细胞的具体发育途径。这是通过在21天的不同时间测试不同的信号分子来引导细胞达到目标的。

“这很棘手，”凯勒博士实验室的博士后研究员、《自然》杂志论文的第一作者斯蒂芬妮·普罗茨(Stephanie Protze)博士说。“你必须确定正确的信号分子，以正确的浓度，在正确的时间刺激大脑干细胞．"

同时也是多伦多大学医学生物物理系教授的Keller博士补充道:“我们理解在发育生物学中精确设定生物体生长和发育过程的重要性。我们在培养皿中使用同样的精度，因为我们正在复制这些相同的过程。”

一旦研究小组确定了哪些信号通路在不同阶段被激活以产生起搏器细胞，他们就证明了新的起搏器细胞可以启动和调节大鼠的心跳。

研究人员指出，测试这种生物起搏器的人体临床试验还需要5到10年的时间，下一步是在起搏器细胞上启动安全性和可靠性的临床前试验。

与此同时，研究人员可以利用他们的新技术从患有起搏器功能障碍的患者身上制造起搏器细胞。然后，他们可以使用这些患者特异性细胞来研究“培养皿中的疾病”，并确定将改善心脏起搏器功能的新药。

从长远来看，该团队希望开发出一种生物起搏器，以便移植到需要电子起搏器的患者身上。在加拿大，每年有超过1万个电子起搏器被植入，超过12万名患者与它们生活在一起。它们可以在任何地方持续5到10年或更长时间——平均约7年。如果成功，生物起搏器有望终身治愈。

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