生物行移动版

根据一项发表于《Nature Communications》期刊的新研究，哥伦比亚大学工程研究人员首次发现，对源自干细胞的人类心肌细胞施加电刺激，能够促进其发育和功能成熟。该研究由生物医学工程和医学科学教授Gordana Vunjak-Novakovic领导，团队使用模拟发育中心脏电信号的特定电信号，来调节和同步新生心肌细胞的跳动属性。

心血管疾病是全球主要的健康问题之一，而心脏无法自我修复：当心肌细胞因损伤或疾病而丢失时，其再生能力极为有限。科学家们一直致力于开发新方法，利用从患者皮肤和血液细胞生成的心肌细胞来再生心脏。然而，目前源自干细胞的人类心肌细胞存在不成熟和跳动不规则的问题，限制了其在再生医学和生物学研究中的应用。

“我们取得了令人兴奋的发现，”Vunjak-Novakovic说，“我们应用电刺激使这些细胞成熟，调节它们的收缩功能，并提高它们相互连接的能力。事实上，我们‘训练’这些细胞采用心脏的跳动模式，改善重要心脏蛋白的组织，并帮助这些细胞变得更接近成体状态。这种预处理是生成强健细胞的重要步骤，对广泛的应用领域都有用，包括心肌细胞生物学、药物测试和干细胞疗法研究。我们认为我们的方法可能减少基于细胞的心脏再生过程中的心律失常风险。”

该研究的共同第一作者George Eng和Benjamin Lee最近获得了生物医学工程系的博士学位，同时也是医学博士研究生。研究团队从人类干细胞生成心肌细胞，并将其构建成三维结构。然后，他们使用模拟自一周大健康心脏的电信号刺激这些结构。结果表明，电刺激增加了心肌细胞的连接和肌肉收缩的规律性。

研究人员计划开展关于未成熟心脏如何发展其跳动功能的基础研究，同时调查这些“经电调整处理”的心肌细胞是否有能力无缝整合到心脏肌肉中并提供同步的跳动功能。“心脏器官包含约30亿细胞，这些细胞响应电信号而同步跳动，其复杂性令人惊叹，”Vunjak-Novakovic说，“我们使用生物工程工具来概括生物学的能力将继续推动我们的工作，并成为灵感的源泉。我们经常认为，这可能是有史以来追求生物医学工程研究的最佳时机！”Lee补充道：“作为一名工程和医学学生，我对如何将这些经电调整处理的心肌细胞用于临床特别感兴趣。”