尽管全球约6000万人受心房颤动（A-fib）困扰——这种以心跳不规律且常快速为特征的常见疾病——但过去30余年尚未出现根本性新型疗法。研究人员长期难以开发有效治疗方案，主要因缺乏精准的人类心脏模型。密歇根州立大学（MSU）科学家现通过重大突破克服了这一障碍。
微型人类心脏成功模拟心房颤动
2020年，密歇根州立大学的阿伊托尔·阿吉雷（Aitor Aguirre）博士团队开始研发名为类器官的微型功能性人类心脏模型。经过多年优化，这些结构已能成功在实验室模拟心房颤动。
这些三维心脏类器官仅扁豆大小，却高度逼真。它们不仅复现人类心脏发育与疾病过程，还能以肉眼可见的力度进行节律性跳动。因此，研究人员得以以前所未有的方式研究心脏功能、疾病机制及药物反应。
活体心脏类器官构建方法
在密歇根州立大学定量健康科学与工程研究所生物医学工程副教授兼发育与干细胞生物学部主任阿吉雷博士带领下，团队利用捐赠的人类干细胞构建类器官。
这些可分化为多种细胞类型的干细胞，促成了具备腔室样结构和包含动脉、静脉及毛细血管的复杂血管网络的微型心脏形成。因此，类器官在结构与功能层面均高度接近真实人类心脏。
免疫细胞触发心律失常
关键突破在于，密歇根州立大学骨科医学医师-科学家培训生科林·奥赫恩（Colin O’Hern）将名为巨噬细胞的免疫细胞引入心脏类器官。在人类心脏自然发育过程中，这些细胞对调控生长与功能至关重要。
通过在类器官内诱发炎症，研究人员成功触发不规则心跳节律，高度模拟心房颤动。相关成果已发表于**《细胞·干细胞》**，标志着心脏研究的重要里程碑。
实时测试抗炎治疗效果
重要的是，团队利用新模型测试了潜在疗法。当添加炎症分子后，心脏类器官出现不规则跳动；但引入抗炎药物后，心律部分恢复正常。
"这是我们首次直接观测人类心脏组织对疾病与治疗的反应，"奥赫恩表示，"看到节律改善令人振奋。"
鉴于当前心房颤动治疗主要针对症状而非根本病因，该模型为基于机制的药物开发开辟了新途径。
心房颤动药物研发的新纪元
阿吉雷博士指出，可靠人类模型的缺失使心房颤动药物研发停滞数十年。现有动物模型无法准确模拟该疾病，导致治疗测试困难。
"该模型重现了众多严重医学问题的核心状态，"阿吉雷解释道，"它将加速药物研发、提升安全性并降低成本——最终为患者提供更佳治疗方案。"
心脏发育与先天性疾病的洞见
除心房颤动外，研究还揭示长寿免疫细胞有助于调控心律与心脏发育。这一发现阐明了全球最常见出生缺陷——先天性心脏缺陷的成因。
为增强真实性，研究人员开发了类器官老化技术，使其暴露于类似成人心脏的炎症环境。这使团队得以更高精度模拟炎症驱动的心律失常。
免疫整合提升模型真实性
通过整合免疫细胞，心脏类器官现能更真实反映人类生理机能。"我们终于看清心脏自身免疫系统如何影响健康与疾病，"阿吉雷表示，"这为我们提供了炎症驱动心律失常机制及其阻断方法的无 precedent 视角。"
重塑未来研究与治疗
据medicalxpress报道，生理精准的人类心脏模型长期缺失严重阻碍心律失常研究。凭借此项创新，密歇根州立大学科学家认为可终结心房颤动疗法研发的30年停滞。
该技术与美国国立卫生研究院新方法学（NAMs）计划高度契合，旨在革新转化研究并提升临床前测试的预测能力。
合作与未来展望
密歇根州立大学研究者正与制药及生物技术公司合作，筛选候选药物的安全性与抗心律失常潜力。通过多篇高影响力论文，阿吉雷团队已确立该校在全球人类心脏类器官研究的领先地位。
展望未来，团队计划利用患者衍生细胞创建个性化心脏模型以推进精准医疗，并最终生成可移植心脏组织。
"我们的目标是彻底改变心脏疾病的研究、治疗及预防方式，"阿吉雷表示。
该研究还获得密歇根州立大学、Corewell Health及华盛顿大学研究者的共同贡献，彰显此项里程碑成就的协作本质。
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