由患者干细胞培养的心肌细胞——即人诱导多能干细胞衍生的心肌细胞（hiPSC-CMs），是修复心肌梗死和心力衰竭所致心脏损伤的 promising 手段。但移植后的 hiPSC-CMs 常难以与原生心肌细胞节律同步，可能导致移植后出现危险的心律失常。
改善细胞整合的努力
多年来，干细胞生物学家和心脏研究人员一直在探索提升植入 hiPSC-CMs 成熟度与心脏整合效果的方法。难点在于 hiPSC-CMs 植入体内后，难以监测其整合过程。
如今，哈佛大学研究人员开发出全球首个能持续监测移植细胞在体内成熟、通信及与原生组织同步的平台。利用该系统，研究团队发现一种自组装肽可加速 hiPSC-CMs 成熟并改善移植心脏类器官的电耦合能力。相关论文发表于《科学》杂志。
该研究由哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院（SEAS）的生物工程师团队与干细胞与再生生物学系（SCRB）的干细胞生物学家团队合作完成。前者由助理教授刘嘉领衔，后者由理查德·T·李教授主导。
赛博格类器官平台的工作原理
该平台采用刘嘉实验室开发的赛博格类器官技术。这些类器官在三维结构中嵌入可拉伸纳米电子元件，实现对电生理活动的实时监测与记录。研究人员借此培育出携带嵌入式传感器的赛博格 hiPSC-CMs 并完成体内移植。
借助此系统，研究团队得以从跳动心脏的强大信号中分离出移植细胞的电特征，并精确定位失同步的特定细胞群。
"此前没有任何技术能在高分辨率下直接揭示体内发生的过程，"刘嘉表示，"通过将柔性网状纳米电子元件与计算分析结合，我们首次实现了在跳动心脏内以细胞级分辨率实时记录移植细胞的电活动。"
RADA16 肽支架的测试
在该平台上，李教授团队测试了多种提升移植细胞成熟度的策略，包括已获批作为止血剂的自组装肽 RADA16。
RADA16 能形成类似心脏自然环境的微小支撑纤维。移植前将其与干细胞衍生心肌细胞混合，可作为支架显著提升细胞整合宿主组织的能力。
研究团队利用网状电子元件对移植的 hiPSC-CMs 进行数月监测，发现添加 RADA16 后移植细胞行为发生显著变化。相比未使用肽支架的补片，RADA16 处理的 hiPSC-CMs 表现出更成熟的结构组织、更强的宿主组织电耦合能力，且在数月监测中几乎未见心律失常样异步活动。
移植细胞不再以各自节奏放电，而是通过 RADA16 支持的补片与原生心脏节律保持高度同步。
对再生医学安全性的启示
"这项工作展示了柔性生物电子学与赛博格类器官如何共同构建评估再生医学安全性和有效性的强大框架，"刘嘉指出。
"如同所有新疗法，心脏细胞治疗的安全性至关重要，"李教授强调，"我们认为此方法或能帮助学界确定最安全的治疗路径。"
该技术还可应用于其他需移植细胞与现有组织建立连接的再生疗法。
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