由患者自身干细胞培育的人诱导多能干细胞来源心肌细胞（hiPSC-CMs），是修复心梗、心衰受损心脏的革命性方案 —— 它能为坏死心肌 “补新”，重建心脏收缩功能，被视为再生医学的核心希望。
但一个致命瓶颈长期阻碍临床转化：移植的 hiPSC-CMs 常因发育不成熟、电信号难以与原生心肌同步，引发致命性心律失常，让 “救命疗法” 暗藏风险。
近日，《Science》发表的一项重磅研究彻底破局：哈佛大学团队将临床获批的自组装肽 RADA16 与柔性网状纳米电子技术结合，既让移植细胞快速成熟、精准融入原生心脏，又能实时监测电活动，成功抑制心律失常，为心脏再生疗法装上 “安全锁”。
多年来，干细胞生物学家和心脏研究人员始终在探索改善 hiPSC-CMs 成熟与整合的方法，但核心难题在于：移植细胞一旦植入体内，就像 “黑箱”—— 其结构发育、电信号耦合情况无法直接观测，只能通过体表心电图等间接手段推测，难以精准优化方案。
而哈佛大学 Jia Liu 教授与 Richard T. Lee 教授团队的跨学科合作，恰好破解了这一困境：他们将 Liu 实验室开发的柔性网状纳米电子器件嵌入 hiPSC-CMs，打造出 “赛博格类器官” 平台，实现了对移植细胞长达数月的高分辨率监测。
这款柔性纳米电子器件堪称 “心脏微型监测仪”——它薄如蝉翼、可随心脏跳动灵活形变，32 通道的高密度微电极阵列能精准捕捉单个细胞的电信号，还能从原生心肌的强信号中，清晰分离出移植细胞的电活动特征，准确定位异步放电的 “问题细胞”。“此前没有技术能直接揭示心脏内部的移植细胞动态，”Jia Liu 表示，“我们的器件结合计算分析，实现了跳动心脏内移植细胞电活动的实时记录，这是前所未有的突破。”
借助这一平台，团队测试了多种优化策略，其中临床已获批作为止血剂的自组装肽 RADA16 表现最为亮眼。RADA16 能在体内自组装成纳米纤维支架，模拟心脏原生细胞外基质，为 hiPSC-CMs 提供 “生长土壤”。
研究人员将 RADA16 与 hiPSC-CMs 混合后移植到裸鼠心脏左心室壁，通过免疫荧光染色、空间转录组分析等技术发现，RADA16 带来了三重关键改善：一是促进血管新生，移植区域的宿主血管吻合率显著提升，CD31 阳性血管面积占比远超单独移植组，为细胞提供充足氧气和营养；二是加速结构成熟，hiPSC-CMs 的肌节排列更规整，成年型肌球蛋白重链（MYH7）表达上调，胎儿型（MYH6）表达下降，3 个月时的肌节长度和组织化程度已接近成年心肌；三是增强电信号耦合，缝隙连接蛋白 GJA1 表达升高，让细胞间电信号传递更顺畅。
更关键的是柔性纳米电子的监测结果：单独移植 hiPSC-CMs 的对照组，80 天后仍存在明显的心律失常样自动放电——这些细胞以自身节律无序跳动，与原生心肌信号冲突；而 RADA16 处理组的自动放电现象大幅减少，135 天后几乎完全消失，电信号与原生心脏节律高度同步。功率谱密度分析显示，RADA16 组移植区域的电信号特征，已与原生心肌无显著差异，证实移植细胞真正融入了心脏电网络。
进一步机制研究表明，RADA16 的优势源于其 “生物支架 + 信号调控” 双重作用：它不仅为 hiPSC-CMs 提供物理支撑，还能通过与细胞表面整合素结合，调控基因表达——抑制起搏细胞相关的 HCN4 通道，上调钾通道 KCNJ2，减少异常自动起搏；同时促进抑制性神经元周围神经周网形成，稳定电信号微环境。而柔性纳米电子技术则解决了 “监测盲区”，让研究人员能精准追踪每一个时间节点的细胞状态，为优化方案提供直接依据。
“安全性是心脏细胞疗法进入临床的最大障碍，”Richard T. Lee 强调，“我们的研究不仅找到了解决心律失常的方案，更建立了一套治疗+监测一体化体系。” 值得一提的是，RADA16 已获批临床使用，安全性有充分保障，无需漫长的临床前毒性验证，为快速转化奠定了基础。此外，该平台还可推广至其他再生疗法——无论是肝脏、神经还是皮肤移植，只要涉及细胞整合与功能同步，都能通过嵌入式纳米电子实现精准监测。
这项研究的意义远超技术突破：它让心脏再生从 “盲目补细胞” 迈向 “精准修心脏”，既解决了 hiPSC-CMs 成熟慢、整合差的核心难题，又通过实时监测确保治疗安全，为心梗、心衰患者带来了 “补新 + 保安全” 的双重希望。未来，随着技术优化，有望实现 “个性化移植”——提取患者自身干细胞，经 RADA16 预处理后移植，再通过纳米电子实时监测疗效，调整治疗方案，真正实现心脏再生的精准化、安全化。对于全球数千万心脏病患者而言，这一突破让 “心脏重生” 不再是遥远梦想，而是即将到来的临床现实。
