构建生物起搏器

" alt="人类心脏正常窦性心律示意图">心跳起源于心脏的一个小区域，称为窦房结，其中包含少量起起搏器作用的专门细胞。在一个典型的成人心脏中，这种细胞不到1万个，而心脏中可能含有大约100亿个其他细胞。它们的功能是启动一个电信号，以一种平稳协调的方式产生每一次心跳。

如果这些细胞因疾病或衰老而受损，心跳就会变得不协调，使心脏无法正常供血。唯一可行的治疗方法是安装一个昂贵的电子设备，即人工起搏器。在过去的十年里，研究人员一直在寻找一种生物替代品。

现在，加州洛杉矶雪松-西奈心脏研究所的Nidhi Kapoor及其同事报告说，他们已经能够通过基因疗法将成年大鼠的心肌细胞(称为心肌细胞)转化为起搏器细胞。他们检查了许多候选基因，这些基因都在心脏的胚胎发育过程中表达，并确定了一个名为Tbx18的基因。

当Tbx18被装入腺病毒载体并在成人心肌细胞中表达时，它们成为起搏器细胞的“忠实复制品”，表现出正确的表观遗传标记并以正确的方式发挥功能。

进一步的测试证实，这些细胞运行相同的时钟机制，以与天然起搏器细胞相同的方式对激素等外部刺激作出反应，甚至具有天然起搏器细胞的小尺寸和特征形状。在心脏疾病的培养皿和动物模型中都是如此，基因治疗是局部的，有效的，持久的。

此外，即使在基因停止表达后，它们也保留了这种新功能，因此不需要进一步的治疗。

研究人员称这些新细胞为iSAN，即诱导窦房结细胞，并建议在未来，我们可以在移植之前培养一团起搏器细胞，或者直接将基因治疗药物注射到患者的心脏中，从而不再需要人工起搏器。