中国科学院分子细胞科学卓越创新中心研究员曾安团队联合复旦大学附属中山医院主任医师罗哲团队、同济大学附属妇产科医院主任医师杜美蓉团队，在培养皿中构建了首个人源“生物起搏器”——窦房结类器官，并将其与心脏神经丛类器官连接，实现了神经对心跳的调控。近日，相关成果发表于《细胞-干细胞》。

心脏能够持续而有规律地跳动，依赖于右心房中的“天然起搏器”窦房结。它像心脏的“总指挥”，在神经系统调节下持续发出电信号，并通过心脏传导系统指挥心房和心室协调收缩、泵送血液。一旦这个“总指挥”失灵，心跳可能变慢、停顿，严重时会危及生命。但窦房结体积极小、位置隐蔽，人体样本很难获得，小鼠等动物模型则无法准确模拟人类心跳及神经对心律的调控。在实验室中打造接近真实的人类“生物起搏器”，一直是心脏起搏和传导研究中的重要挑战。

研究团队模拟胚胎发育中的关键信号，并经过系统筛选，引导干细胞形成三维窦房结类器官。该类器官能够自主产生稳定心跳，当其与心房类器官连接后，电信号可从窦房结一侧发出并传导至心房组织，成功模拟体内“起搏-传导”过程。

在类器官中引入与家族性窦房结功能障碍相关的突变后，“起搏器”跳动明显变慢，由此重现了缓慢性心律失常的关键特征。而经过药物处理后，异常节律得到了改善，表明该模型不仅能帮助理解心律相关疾病的发生机制，还可用于评估潜在治疗药物。

真实心脏中，窦房结的周围神经就像“调音师”，会根据身体状态调节心率。为模拟这一过程，研究团队构建了富含神经元的心脏神经丛类器官，并与窦房结类器官和心房类器官组装。结果显示，神经纤维能够延伸进入窦房结类器官，调节其跳动频率，并将电信号传导至下游心房组织。研究团队还结合人胚胎心脏窦房结区域的空间转录组分析，绘制了人类窦房结及其周围神经微环境的空间分子图谱。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.stem.2026.04.018

（原载于《中国科学报》 2026-05-20 第1版 要闻）