根據(jù)一項(xiàng)發(fā)表于《Nature Communications》期刊的新研究，哥倫比亞大學(xué)工程研究人員發(fā)現(xiàn)，電刺激生成自干細(xì)胞的人類心肌細(xì)胞（cardiomyocytes），能夠輔助其發(fā)育和功能。這項(xiàng)研究由生物醫(yī)學(xué)工程和醫(yī)學(xué)科學(xué)教授Gordana Vunjak-Novakovic領(lǐng)導(dǎo)，研究團(tuán)隊(duì)使用所設(shè)計(jì)的電信號(hào)（模擬發(fā)育心臟中的信號(hào)）來(lái)調(diào)節(jié)和同步新生心肌細(xì)胞的跳動(dòng)屬性。

心血管疾病是*的主要健康問(wèn)題之一，尤其是心臟不能自我修復(fù)：如果心肌細(xì)胞因?yàn)閾p傷或疾病而丟失，它們的再生能力非常微弱。科學(xué)家們一直試圖開發(fā)新的方法，通過(guò)使用生長(zhǎng)自患者皮膚和血液細(xì)胞的心肌細(xì)胞來(lái)再生心臟。

要取得成功，這些心肌細(xì)胞就需要響應(yīng)和整合到周圍的心肌。但是，目前衍生自干細(xì)胞的人類心肌細(xì)胞存在不成熟和跳動(dòng)不規(guī)則問(wèn)題，這限制了它們?cè)谠偕t(yī)學(xué)和生物學(xué)研究中的效用。

"我們?nèi)〉昧肆钊伺d奮的發(fā)現(xiàn)"Vunjak-Novakovic說(shuō)，"我們應(yīng)用電刺激使這些細(xì)胞成熟，調(diào)節(jié)它們的收縮功能，并提高它們相互的能力。事實(shí)上，我們"訓(xùn)練"這些細(xì)胞采用心臟的跳動(dòng)模式，改善重要心臟蛋白質(zhì)的組織，并幫助這些細(xì)胞變得更具有成體-樣。這種預(yù)處理是生成強(qiáng)健細(xì)胞的重要步驟，對(duì)廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域都是有用的，包括心肌細(xì)胞生物學(xué)、藥物測(cè)試和干細(xì)胞療法研究。我們認(rèn)為我們的方法可能減少以細(xì)胞為基礎(chǔ)的心臟再生過(guò)程中的心律失常。"

該研究共同領(lǐng)導(dǎo)作者George Eng和Benjamin Leezui近獲得了生物工程醫(yī)學(xué)系的博士學(xué)位，同時(shí)是醫(yī)學(xué)博士研究生。研究團(tuán)隊(duì)從人類干細(xì)胞生成了心肌細(xì)胞，并將它們?cè)O(shè)計(jì)成三維結(jié)構(gòu)。然后，他們使用電信號(hào)刺激這些結(jié)構(gòu)，所使用的電信號(hào)模擬自一周大健康心臟中的電信號(hào)。他們表明，這種電刺激增加了心肌細(xì)胞的連接和肌肉收縮的規(guī)則性。

研究人員計(jì)劃開展關(guān)于未成熟心臟如何發(fā)展其跳動(dòng)功能的基礎(chǔ)研究，同時(shí)調(diào)查這些"經(jīng)調(diào)整處理的"心肌細(xì)胞是否有能力無(wú)縫整合到心臟肌肉并提供同步的跳動(dòng)功能。

"心臟器官包含大約30億細(xì)胞，這些細(xì)胞響應(yīng)電信號(hào)而同步跳動(dòng)，這其中的復(fù)雜性令人驚異"Vunjak-Novakovic說(shuō)，"我們使用生物工程工具來(lái)概括生物學(xué)的能力將繼續(xù)推動(dòng)我們的工作，并成為靈感的源泉。我們經(jīng)常認(rèn)為，這可能是有史以來(lái)追求生物醫(yī)學(xué)工程研究的時(shí)間！"

Lee補(bǔ)充道："作為一名工程和醫(yī)學(xué)學(xué)生，我對(duì)如何將這些經(jīng)電調(diào)整處理的心肌細(xì)胞用于臨床特別感興趣。"