科技日報記者 張夢然
美國密歇根州立大學研究團隊利用捐贈的人類干細胞，成功開發出全球首個“人源化”心臟類器官，能在暴露于炎癥環境時表現出心房顫動特征。這一突破為研究心律失常提供了前所未有的活體人體組織模型，有望打破該領域30多年來無新藥問世的僵局。這項發表于《細胞·干細胞》的研究，標志著人類在對抗心律失常的道路上邁出了關鍵一步。
心房顫動影響全球約6000萬人，但由于缺乏準確的人類心臟模型，藥物研發長期停滯。近30多年來，沒有新藥物被開發用于治療心房顫動。現有療法往往針對癥狀而非潛在機制，因此人們對這種疾病仍然治療不力。
2020年起，密歇根州立大學校發育與干細胞生物學部艾托·阿吉雷團隊利用捐贈的人類干細胞，培育出直徑約數毫米的三維心臟類器官。這些類器官不僅擁有類似真實心臟的腔室結構和血管網絡，還能自主節律性跳動。而且這些類器官的節律性搏動非常強勁，無需顯微鏡即可觀察到。
類器官大小與扁豆相仿，精確度極高，使團隊能夠以前所未有的方式研究心臟發育、疾病和藥物反應。
此次研究的關鍵進展在于，團隊首次在類器官中引入了免疫細胞。博士后研究員科林·奧羅克發現，當類器官暴露于炎癥環境時，會出現類似房顫的心律失常；而使用抗炎藥物后，節律可部分恢復。這首次在人體組織模型中直觀揭示了炎癥引發心律失常的機制。
“我們終于能直接觀察活體人類心臟組織對藥物的反應。”奧羅克表示。阿吉雷則指出，這一模型能精準模擬疾病核心機制，將大幅加速安全有效藥物的篩選進程。
目前，團隊已與藥企合作開展化合物測試，未來還將探索基于患者細胞的個性化治療方案，甚至為心臟組織移植鋪平道路。
總編輯圈點
心臟是一個鮮活跳動的器官，每一天，心臟左右兩側都要向人體和肺部輸送數千升的血液。這是一項繁重而偉大的工作。房顫時，心會跳得又快又亂，引發乏力、心悸、胸悶等癥狀。心臟如此重要，但我們并沒有準確的“活”的人體心臟模型。此次，一枚扁豆大小的心臟類器官立了大功，我們得以首次在人體組織模型中“看”到炎癥如何導致房顫。未來，這一模型可以用于測試藥物，有望顯著縮短藥物研發周期，并為心臟疾病的個性化治療開辟道路。
