הלב אינו פועם מעצמו — פעולתו מנוהלת על ידי צרור תאים זעיר בעלייה הימנית, המכונה הקשר הסינו-אטריאלי. הוא מייצר דחפים חשמליים המאלצים את האיבר להתכווץ בקצב קבוע ומדויק. כאשר קשר זה יוצא מכלל פעולה, האדם ניצב בפני הפרעת קצב המאיימת על חייו. עד כה, ההצלה האמינה היחידה נותרה קוצב לב מתכתי. אך האם ניתן לשחזר מנגנון מורכב זה מתאים חיים?
צוות חוקרים מהמכון לביוכימיה וביולוגיה תאית בשנגחאי עשה צעד משמעותי בכיוון זה. תוך שימוש בתאי גזע פלוריפוטנטיים אנושיים, המדענים גידלו לראשונה בצלחת פטרי לא רק רקמה פועמת, אלא אורגנואיד תלת-ממדי מלא של הקשר הסינו-אטריאלי. תוצאות עבודתם, שפורסמו בכתב העת Cell Stem Cell, מתארות את יצירתו של מה שמכונה קוצב לב ביולוגי.
הקושי העיקרי לא היה לגרום לתאים להתכווץ. כיצד ניתן לגרום להם לציית לפקודות של מערכת העצבים? באורגניזם חי, קצב הדופק מותאם ללא הרף על ידי אותות מהמוח. כדי לחקות תהליך זה, הביולוגים משנגחאי שילבו את האורגנואיד הקוצב (קובע הקצב) עם מקלעת גנגליונית שגודלה, העשירה בנוירונים.
הניסוי הוכתר בהצלחה: סיבי עצב צמחו באופן עצמאי לתוך הקשר המלאכותי והחלו לווסת את קצב ה"פעימה" שלו באמצעות אותות מולקולריים, תוך שהם משחזרים במדויק את המנגנון הטבעי.
לשם מה נזקקו המדענים להרכבה כה עדינה? חקר הפרעות קצב בעכברים אינו יעיל — ליבם פועם מהר מדי, וקבלת דגימות של קשר סינו-אטריאלי אנושי חי היא, מסיבות מובנות, כמעט בלתי אפשרית. המודל התלת-רכיבי החדש של "עצב - קשר - עלייה" אפשר לחוקרים לשחזר הפרעת קצב גנטית ממש במעבדה. לאחר שהחדירו מוטציה ממוקדת, הם תיעדו האטה בקצב, ולאחר מכן בדקו בהצלחה חוסמי תעלות אשלגן, שהחזירו את הדופק לתקינותו.
האם זה אומר שעידן המכשירים מטיטניום מתחת לעור הגיע לקיצו? עדיין לא. עד לרגע שבו ניתן יהיה להשתיל מבנים ביולוגיים כאלה במטופלים אמיתיים, יש לפתור שורה של סוגיות בטיחות — החל מהישרדות התאים לטווח ארוך ועד להגנה מפני דחייה. עם זאת, התשתית הטכנולוגית הונחה. הפלטפורמה שפותחה כבר עכשיו מאפשרת לפרמצבטים לבדוק תרופות חדשות להפרעות קצב על רקמה אנושית אותנטית, ובכך מקרבת משמעותית את הרפואה המותאמת אישית של העתיד.
