心脏并非自发跳动，而是受控于右心房内被称为“窦房结”的微小细胞群。它产生电脉冲，确保心脏以精准的节奏收缩。一旦该部位功能失常，患者便会面临危及生命的心律失常。长期以来，金属心脏起搏器是唯一的可靠救命手段。然而，我们能否利用活细胞重新构建这种复杂的机制呢？
中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所的研究团队在这一领域取得了重大突破。利用人类多能干细胞，科学家们首次在培养皿中培育出了完整的窦房结三维类器官，而不仅仅是搏动的组织。这项发表在《细胞·干细胞》（Cell Stem Cell）杂志上的研究成果，详细描述了这种所谓“生物起搏器”的诞生。
核心难点并不在于让细胞收缩，而在于如何让它们服从神经系统的指令。在活体中，心率会不断根据大脑信号进行调节。为了模拟这一过程，上海生物学家将起搏类器官与培育出的富含神经元的神经节丛相结合。
实验最终取得了圆满成功：神经纤维自主长入人工窦房结内部，并开始通过分子信号调节其“跳动”频率，完美复刻了自然的生理机制。
科学家为何需要如此精细的构建？在小鼠身上研究心律不齐效率极低，因为它们的心跳过快，且由于显而易见的原因，几乎不可能获取人类活体窦房结样本。这种新型的“神经—窦房结—心房”三组分模型使研究人员能够在实验室中重现遗传性心律失常。通过引入特定突变，他们记录到了心率减慢的现象，随后成功测试了钾通道阻滞剂，使脉搏恢复了正常。
这是否意味着皮下钛合金器械的时代已经终结？目前还言之尚早。在这些生物结构能够植入真实患者体内之前，仍有大量的安全性问题亟待解决，包括细胞的长期存活率和免疫排斥反应。尽管如此，技术的基石已经奠定。该平台目前已能让药企在真实的人体组织上测试新型抗心律失常药物，极大地推动了未来个性化医疗的进程。
