Scientists build first human heart bio-pacemaker organoid model

•該研究成果於2026年5月15日發表在國際學術期刊《細胞-幹細胞》（Cell Stem Cell）上，由中國科學院分子細胞科學卓越創新中心曾安團隊聯合復旦大學羅哲團隊及同濟大學杜美蓉團隊共同完成。
•此模型是一個「心內神經-竇房結-心房」心臟傳導三類器官組裝體，整合了竇房結類器官（SANO）、心臟神經叢類器官（CGPO）以及心房樣類器官（GO），在體外重建了人類心臟天然起搏系統及其神經調控過程。
•研究結合人胚胎竇房結的空間轉錄組分析，揭示了人類特異的GPR37-PSAP信號軸，其中神經元分泌的鞘脂激活蛋白原（PSAP）作用於起搏細胞表面的G蛋白偶聯受體37（GPR37），是促進起搏系統成熟的關鍵神經通路。
•該模型成功重現了與家族性竇房結功能障礙相關的KCNJ3突變所導致的緩慢性心律失常表型，並證明經過藥物處理後，異常節律得到了改善，為理解疾病機制和藥物評估提供了新途徑。

細胞來源： 人多能幹細胞（hPSCs）被用於構建類器官。
類器官組件： 模型由竇房結類器官（SANO）、心臟神經叢類器官（CGPO）和心房樣類器官（GO）組成。
組裝方式： 透過將SANO與CGPO及GO連接，形成一個三類器官組裝體，模擬體內「起搏—傳導」過程。
分化誘導： 研究團隊透過模擬胚胎發育中的關鍵信號並進行系統篩選，引導幹細胞形成三維竇房結類器官。
神經調控機制： 實驗顯示，神經纖維能夠延伸進入竇房結類器官，調節其跳動頻率，並將電信號傳導至下游心房組織。
起搏細胞成熟機制： 人類竇房結起搏細胞中特異性富集表達G蛋白偶聯受體37（GPR37），其配體鞘脂激活蛋白原（PSAP）主要來源於鄰近神經元，PSAP作用於GPR37可促進起搏細胞成熟。
疾病建模： 在類器官中引入與家族性竇房結功能障礙相關的KCNJ3突變，成功重現了緩慢性心律失常的關鍵特徵。
藥物篩選： 經過藥物處理後，異常節律得到改善，表明該模型可用於評估潛在治療藥物。
空間轉錄組學： 結合人胚胎心臟竇房結區域的空間轉錄組分析，繪製了人類竇房結及其周圍神經微環境的空間分子圖譜。

加速遺傳性心律失常的精準醫療發展。

該模型能精確重現特定基因突變引起的心律失常表型，並用於藥物篩選，有望為患者提供更個性化的治療方案。

促進基於細胞或類器官移植的生物起搏器策略的開發。

該研究在體外重建了人類天然起搏系統及其神經調控過程，為未來將這些類器官用於替代受損竇房結提供了概念驗證。

拓展對心臟發育和神經-心臟相互作用的基礎理解。

該三類器官組裝體提供了前所未有的平台，可以深入研究人類心臟起搏系統的發育機制和神經調控的複雜性。

2006-08

日本科學家山中伸彌首次成功誘導出iPS細胞。

2009-01

Hans Clevers團隊首次成功培育出小鼠腸道類器官，正式確立「類器官」概念。

2021-05

Mendjan S團隊首次報導了具有空腔結構、自主節律性收縮的心臟類器官（Cardioid）模型。

2023-11

Mendjan S團隊進一步開發多腔心臟類器官模型。

2026-05-15

中國科學院分子細胞科學卓越創新中心曾安團隊等在《細胞-幹細胞》發表人源心臟「生物起搏器」類器官模型研究成果。

科學家構建首個人源心臟「生物起搏器」類器官模型