心臟並非自發性跳動，其運作是由右心房內被稱為「竇房結」的一小簇細胞所主導。它負責產生電脈衝，驅使器官以精確設定的頻率收縮。一旦該結節功能失效，患者將面臨威脅生命的心律不整。在此之前，金屬心律調節器是唯一可靠的救命手段。然而，我們是否能利用活細胞重新打造出這套複雜的機制？
上海生物化學與細胞生物學研究所的研究團隊，在此領域邁出了關鍵的一步。科學家們利用人類多能幹細胞，首次在培養皿中培育出完整的三維竇房結類器官，而不僅僅是會跳動的組織。這項發表於《細胞·幹細胞》（Cell Stem Cell）期刊的研究成果，詳述了這款所謂「生物心律調節器」的創造過程。
研發過程中最主要的挑戰，並不在於如何讓細胞收縮。真正的難題在於如何讓它們聽從神經系統的指令？在活體內，心率會不斷根據大腦發出的訊號進行調整。為了模擬這一過程，上海生物學家將負責定時的類器官與富含神經元的腦神經節叢結合在一起。
這項實驗最終大獲成功：神經纖維自動生長進入人工結節內部，並開始透過分子訊號調節其跳動頻率，精確地複製了自然的生理機制。
為什麼科學家需要進行如此精密的模型構建？在小鼠身上研究心律不整的效果並不理想，因為其心跳過快，且基於顯而易見的原因，幾乎不可能取得人類活體竇房結樣本。這套全新的「神經—結節—心房」三成分模型，讓研究人員能在實驗室中重現遺傳性心律不整。在導入目標突變後，他們成功記錄到心率減慢的現象，隨後測試鉀離子通道阻斷劑，使心跳恢復正常。
這是否代表植入皮下的鈦金屬儀器時代已走向終點？目前看來並非如此。在這類生物構造能真正植入病患體內之前，仍有許多安全性問題尚待解決，包括細胞的長期存活與免疫排斥的預防。儘管如此，技術基石已經奠定。該開發平台現已能讓藥理學家在真實的人類組織上測試新型心律不整藥物，顯著縮短了我們與未來個人化醫療的距離。
