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据物理学家组织网报道，加拿大多伦多大学生物材料与生物医学工程学院（IBBME）和麦克尤恩再生医学中心的研究人员合作，首次确定了与心脏功能相关的最佳细胞结构和比例。这一发现为设计制造首个活体三维人类心律失常组织奠定了基础，标志着研究人员首次尝试确定精确的细胞类型与比例“配方”，以生产高度功能化的心脏组织。相关论文发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

心脏并非由单一细胞构成。论文第一作者、IBBME博士生尼马伦·萨瓦迪伦指出，以往在培养心脏组织时，科学家不清楚如何混合不同类型的细胞，使其发育成心脏结构并逐渐成熟为自然人类心脏。萨瓦迪伦将人类多能干细胞分化出的不同细胞类型分离，再精确“组装”回去，通过评分度量法将其与心脏功能（如收缩、电活性和细胞排列）关联，形成了一种“配方”公式，用于制造高度功能化的心脏组织。

研究发现，最佳细胞比例为25%的心脏成纤维细胞（类皮肤细胞）与75%的心肌细胞（心脏细胞）。这种精心混合的细胞比例模拟了人类心脏组织的结构，并生长成三维“线”状结构。心脏成纤维细胞在心脏中提供结构支持并参与电信号传导，而心肌细胞负责收缩功能。这一比例优化了组织工程中的细胞间相互作用，促进了功能性组织的形成。

在确定最佳细胞比例后，研究人员设计了首个三维心律失常组织模型。他们对该组织施加电脉冲，成功将不规则跳动的组织转变为规律收缩状态。心律失常是指心脏电脉冲紊乱，导致无效收缩和泵血，每年影响数百万人。论文通讯作者米利卡·雷迪斯科表示：“现在，我们可以将这种比例构成与电刺激和机械刺激结合，获得用于心脏研究的真正生物模拟系统。”

论文另一位通讯作者、IBBME与麦克尤恩再生医学中心干细胞生物工程研究主席彼得·萨斯特拉补充道：“研究中一个令人兴奋的成果是，我们能培养出人类心脏微型组织，用于测试健康及患病人类心脏对药物的反应。”由于人类心脏细胞生长困难，利用人类干细胞制造高效功能性心脏组织是科学界关注的重点，尤其在药物筛选领域需求迫切。目前，研究小组正与再生医学商业化中心（CCRM）合作，推广其组织模型平台。