根據(jù)一項發(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。這項研究由生物醫(yī)學(xué)工程和醫(yī)學(xué)科學(xué)教授Gordana Vunjak-Novakovic*，研究團(tuán)隊使用所設(shè)計的電信號（模擬發(fā)育心臟中的信號）來調(diào)節(jié)和同步新生心肌細(xì)胞的跳動屬性。

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

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不規(guī)則問題，這限制了它們在再生醫(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，"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)的心臟再生過程中的心律失常。"

該研究共同*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，同時是醫(yī)學(xué)博士研究生。研究團(tuán)隊從人類干細(xì)胞生成了心肌細(xì)胞，并將它們設(shè)計成三維結(jié)構(gòu)。然后，他們使用電信號刺激這些結(jié)構(gòu)，所使用的電信號模擬自一周大健康心臟中的電信號。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。

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

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

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