Синоатриальный узел — крошечное скопление клеток в правом предсердии, которое генерирует электрические импульсы, задающие ритм сердцу. При его отказе сердце бьётся слишком медленно и может кратковременно остановиться, что требует установки искусственного кардиостимулятора. Изучать этот узел сложно из-за его малых размеров и расположения, а животные модели, в частности, мышиные, плохо воспроизводят работу человеческого кардиостимулятора.

Учёные из Китайской академии наук и Фуданьского университета использовали человеческие плюрипотентные стволовые клетки, которые могут превращаться в любые ткани организма. Из них исследователи вырастили трёхмерный органоид синоатриального узла, генерирующий электрические импульсы.

Полученная ткань производила стабильные спонтанные сокращения, а по генной активности соответствовала клеткам узла человеческого эмбриона. Она также правильно реагировала на лекарства, контролирующие частоту сердечных сокращений.

Чтобы сделать модель реалистичной, исследователи соединили органоид с искусственным сердечным сплетением — сетью нервов у основания сердца, которая помогает регулировать ритм. Впервые в лабораторных условиях удалось воссоздать полный процесс генерации и передачи электрических сигналов, контролирующих сердцебиение, включая влияние нервной системы.

Исследователи надеются, что их работа проложит путь к созданию биологических кардиостимуляторов на основе трансплантированных клеток или органоидов. Такие имплантаты могли бы стать альтернативой электронным устройствам, которые применяются в медицине более 50 лет, но имеют свои ограничения: необходимость замены батарей, риск инфекций и отсутствие естественной нейрогуморальной регуляции.