尽管全球约有6000万人患有心房颤动（atrial fibrillation，A-fib），这一最常见的心律失常类型在过去30多年中却几乎没有出现真正意义上的新疗法，其核心原因在于缺乏能够准确反映人类心脏生理与病理状态的研究模型。美国密歇根州立大学（Michigan State University，MSU）的研究团队近日报道，他们构建的人源心脏类器官已可稳定模拟房颤相关的炎症与节律紊乱过程，为解析疾病机制和开发新药提供了前所未有的实验平台，相关研究成果发表在《Cell Stem Cell》。
该研究由MSU生物医学工程副教授、定量健康科学与工程研究所发育与干细胞生物学部主任Aitor Aguirre团队完成。研究人员自2020年起持续优化三维人源心脏类器官体系，这些直径仅如扁豆大小的类器官能够自发、有节律地跳动，其收缩强度肉眼即可观察。与传统模型不同，这些类器官不仅在结构上高度接近真实人类心脏，还包含类似心腔的空间结构以及由动脉、静脉和毛细血管组成的血管网络，使其成为研究人类心脏发育、疾病发生及药物反应的高度可预测模型。
在最新研究中，第一作者、MSU骨科医学医师科学家培养项目学生Colin O’Hern在心脏类器官中引入了免疫细胞，尤其是巨噬细胞。研究显示，在正常人类心脏发育过程中，这类长期驻留于组织中的先天免疫细胞在心脏结构形成和节律维持中发挥关键调控作用。研究团队通过诱导类器官发生炎症反应，使其出现不规则搏动，从而成功在体外复制了房颤的核心特征。
研究人员进一步发现，当向类器官中加入炎症相关分子时，心肌细胞的节律迅速变得紊乱，而在随后加入抗炎药物后，心脏搏动节律可部分恢复正常。这一过程首次在活体人源心脏组织模型中直接展示了炎症驱动心律失常并可被药物逆转的动态过程。研究人员指出，目前临床用于房颤的治疗手段多以控制症状为主，而非针对疾病根本机制，且由于缺乏可靠的动物模型，新药研发长期受阻，而这一人源类器官模型为机制导向的药物筛选提供了关键突破。
研究还显示，心脏自身的免疫系统不仅参与疾病过程，也在心脏发育早期阶段发挥重要作用，这一发现有助于理解先天性心脏病的发生基础，而先天性心脏病正是人类最常见的出生缺陷类型。研究团队通过模拟长期炎症环境，使心脏类器官呈现出更接近成年心脏的特征，从而进一步增强了该模型在研究成人心律失常方面的应用价值。
Aguirre表示，该人源心脏类器官体系为研究炎症如何驱动心律失常提供了前所未有的窗口，也为评估药物是否能够在不损伤心脏功能的前提下抑制心律紊乱创造了条件。他指出，这一模型有望终结房颤领域长达30年的新药“空窗期，加速更多、更安全且成本更低的治疗手段进入临床。
目前，MSU研究团队已与多家制药和生物技术公司展开合作，利用该模型开展药物筛选和心脏安全性评估。研究人员认为，这一基于人类细胞的类器官技术与美国国立卫生研究院（NIH）提出的“New Approach Methodologies”战略高度契合，有望显著提升转化医学研究和临床前测试的预测能力。Aguirre团队表示，未来将进一步发展基于患者来源细胞的个体化心脏模型，推动精准医疗，并探索构建可用于移植的心脏组织，为心血管疾病治疗开辟新的方向。
参考文献：Colin O'Hern et al, Human heart-macrophage assembloids mimic immune-cardiac interactions and enable arrhythmia disease modeling, Cell Stem Cell (2025). DOI: 10.1016/j.stem.2025.09.011
编辑：王洪
排版：李丽
评论 (0)