科學家在威斯康辛大學干細胞和再生醫學研究所研究心臟干細胞。圖片來源：邁克爾·麥卡錫
科技日報記者 張夢然
美國威斯康辛大學醫學院研究人員設計了不會產生危險的心律失常的干細胞，排除了心臟干細胞療法的主要障礙。研究結果發表在最新一期《細胞·干細胞》雜志上。
為了創建治療性心臟細胞，研究人員使用了多能干細胞。從2012年到2018年，團隊成功地將多能干細胞注射到受損的心壁中，以制造新的肌肉來替代在梗死期間丟失的肌肉。動物研究表明，移植的細胞會與心肌整合，與其他心臟細胞同步跳動并改善心臟的收縮力。但是這些研究中都發現了并發癥。在植入的最初幾周，心臟往往以危險的高頻率跳動。
在成熟的心臟中，心率由稱為起搏細胞的特殊細胞調節。這些細胞定期產生電信號，誘導其他心臟細胞收縮。在起搏細胞中，電壓從負（復極化）到正（去極化）來回循環。研究人員將其比作一個節拍器，正離子通過這些通道在細胞內快速進出。這種復極化和去極化循環發生的速率決定了心率。
研究人員使用了RNA測序技術來找出在細胞成熟的不同時間產生了哪些離子通道。測序顯示，某些類型的離子通道出現在發育早期，然后隨著細胞成熟而消失，而其他類型的離子通道出現在發育后期。
為了確定哪些離子通道是攜帶引起心律失常的電流的罪魁禍首，科學家們使用基于CRISPR的基因組編輯技術敲除去極化基因或激活復極化基因。他們創建了一個干細胞系，其中3個去極化基因被敲除，一個復極化基因被激活。
由這些干細胞產生的心肌細胞是電靜止的，就像成人心肌一樣，但是當給予電信號時它們會收縮以模仿自然起搏。這些心肌細胞植入心臟后，成熟為成體細胞，電整合到心肌中，并與自然起搏同步跳動，所有這些都不會產生危險的心率。
研究人員表示，這是心臟再生的必要條件。雖然還需要對工程細胞進行額外的測試，但他們已克服了再生人類心臟的最大障礙。
