人源窦房结类器官的搏动与替尔泊肽反应检测
结合类器官多电极阵列和单细胞信号测量，研究药物对人源起搏细胞的直接作用。
用途与模型
- 研究用途
- 观察替尔泊肽引起的搏动频率变化，并检验胰高血糖素样肽-1（GLP-1）与葡萄糖依赖性促胰岛素多肽（GIP）的受体、局部环磷酸腺苷（cAMP）和钙循环相关反应。
- 模型与细胞来源
- 2 条人诱导多能干细胞（iPSC）系分化得到窦房结细胞；与 iPSC 来源心脏成纤维细胞按 9:1 形成三维窦房结类器官。
- 方法版本
- 2026 年窦房结细胞/成纤维细胞共培养及急性药物版本
- 实验形式
- 三维窦房结类器官用于多电极阵列记录；对应窦房结细胞用于荧光共振能量转移（FRET）、钙成像、蛋白定位及磷酸化分析。
材料与平台
- 功能模型
- 人 iPSC 来源窦房结细胞和心脏成纤维细胞；心室肌类器官作细胞类型参照。
- 药物与受体阻断
- 替尔泊肽；GLP-1 受体拮抗剂 Exendin(9–39) amide 和 GIP 受体拮抗剂 human GIP(3–30) amide；多巴酚丁胺、伊伐布雷定及普萘洛尔用于药理反应比较。
- 信号测量
- 多电极阵列；定位于细胞膜、肌浆网或胞质的 CUTie cAMP 探针；钙成像、邻近连接检测和受磷蛋白 Ser16 磷酸化。
测量指标与分析
- 类器官自发搏动频率
- 校正场电位时程
- 局部 cAMP 的 FRET 信号
- 钙信号回落时间常数
- 受磷蛋白 Ser16 磷酸化
先比较窦房结与心室类器官，并用促进/降低搏动的药物检验反应；再比较替尔泊肽单用和双受体阻断时的频率、局部 cAMP 及钙处理信号。
研究设计与结果
机制研究
- 研究设计
- 100 nM 替尔泊肽处理 15 分钟；双受体拮抗剂各 1 μM 预处理 24 小时。另在急性实验中加入普萘洛尔，并进行细胞信号分析。
- 测试范围
- 标志物比较来自 2 条 iPSC 细胞系的 4 次独立分化；主要药理阵列比较为每组 6–8 孔。钙成像每组 19–20 个细胞，来自 3 次独立分化。
- 参照体系
- 窦房结与心室类器官；替尔泊肽与参照；双受体阻断；促进及降低搏动频率的药物。
- 研究结果
- 替尔泊肽使类器官自发搏动频率增加 8.59 ± 1.88%；双受体阻断减弱该反应。肌浆网和细胞膜 cAMP 信号增加，钙信号回落更快，受磷蛋白 Ser16 磷酸化升高。
适用条件与研究局限
- 本次主要观察急性药物反应，没有长期暴露或患者心血管结局比较。
- 类器官与二维细胞承担不同检测；局部信号和搏动结果按各自样本层次解释。
- 原研究提出 cAMP/钙循环机制，未用独立 PKA 干预实验检验完整途径中每一步的必要性。
- 文中猪窦房结磷蛋白组为既有资料再分析，没有新增动物或患者验证。
来源与原文
- Tirzepatide Regulates Pacemaker Function by Modulating cAMP and Calcium Dynamics in Human Sinoatrial Node Cells原始研究 · Circulation · 2026-06-22