心律失常的干细胞治疗
干细胞可以理解为构成生物体的所有细胞的“老祖宗”，我们已经知道，构成人体的细胞多种多样，有神经细胞、骨骼肌细胞、心肌细胞等，构成心脏的细胞就分为窦房结细胞、心房肌细胞、心室肌细胞、浦肯野纤维细胞等等，所有的这些具有不同功能特性的细胞，最初都是由干细胞分化而成的，当某个组织器官受损时，人体内储存的干细胞就会重新进行分化，从而补充修复特定的组织器官，称作“再生”，但是，目前研究发现，心脏难以自行“再生”，当构成心脏的细胞凋亡、坏死后，机体难以自行补充恢复，因此需要外界的干预，也就是本部分介绍的内容“干细胞治疗”。
干细胞治疗在心脏疾病中的应用主要包括急性心肌梗死、顽固性心绞痛、慢性心力衰竭等方面，而针对心律失常的干细胞治疗则主要聚焦于窦房结功能障碍，即生物起搏治疗。心律失常的干细胞治疗包括胚胎干细胞、间充质干细胞和诱导的多能干细胞。干细胞来源包括外周血、骨髓、心肌活检、脐带血及脂肪组织。为了能够从干细胞中分离获得数量更多、纯度更高的起搏样细胞，大量研究聚焦于转化因子促进干细胞向起搏样细胞的诱导分化、阶段性调控窦房结发育相关的生物学信号级联反应，从而诱导干细胞分化为起搏样细胞。除此之外，干细胞来源的外泌体在心脏疾病中的治疗作用也日益得到关注。
胚胎干细胞（embryonic stem cells，ESCs）是由囊胚的内细胞团分离培养而来的。1998年，ESCs首次从人体体外受精的胚胎中分离出来，其分化程度低，具有多向分化、无限增殖且自我更新的特性，能够分化为心脏谱系细胞，理论上可作为最佳的体外干细胞来源。但其具有伦理学争议和致癌风险，而且这些细胞数量少、纯度不理想，直接注射在心肌的移植细胞受局部微环境影响大，存活率低，因而使用此类干细胞进行的临床研究相对较少。
间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）是一类非造血基质细胞，根据其来源主要分为骨髓间充质肝细胞（BMSCs）和脂肪干细胞（ADSCs），具有自我更新和多向分化潜能，相对容易获取，此外，此类干细胞可从患者自身获取，因而不存在排斥现象，适合自体移植，适合干细胞治疗。对MSCs应用单基因或转录因子进行转染，均能够使MSCs分化为窦房结样细胞。单基因转染技术常采用的靶基因为HCN4或SK4，研究证实，将靶基因对BMSCs或ADSCs进行转导后，均能够提高心肌自律性，且具有窦房结样细胞的离子通道、缝隙连接蛋白等表达水平上调。此外，采用胰岛素基因增强子结合蛋白1（ISL-1）、Shox2、Tbx18等转录因子对BMSC或ADSCs进行转染，可促进其向窦房结样细胞诱导分化，窦房结特异性标志物表达增加并产生起搏电流。由于BMSCs和ADSCs不具有电生理活性，本身并不具备起搏细胞的结构基础，又鉴于窦房结电生理特征的复杂性，单一的导入起搏基因所构建的起搏样细胞特性与窦房结细胞仍有明显的差异，但要更加接近生理性的窦房结细胞功能，需要转导大量的离子通道基因和相关转录因子，这是很大的工程，难以付诸实践，还有待技术的发展和完善。
诱导的多能干细胞（induced Pluripotent stem cell，iPSCs），自2007年人类iPSCs首次报道以来，iPSCs已经成为干细胞疗法的研究热点，该类细胞是通过导入特定的转录因子将终末分化的体细胞重编程为多能性干细胞，iPSCs可从自体体细胞中获取，因而不存在伦理学、免疫排斥等问题，而且获取方法相对简单，是应用于干细胞疗法的理想干细胞种类。2009年，有学者报道将OCT4、SOX2、NANOG、LIN28转基因至人类iPSCs并将其进行重编程，发现有10%～20%的细胞能够分化为窦房结样细胞，且对异丙肾上腺素的正性变时反应性也与正常窦房结细胞相似。此外，该方法在其他研究中也同样产生22%的窦房结样细胞，且该类细胞具有特征性If电流。但是，在目前开展的多项研究中，随着时间的推移，细胞的自律性会逐渐降低，这也就意味着iPSCs的长期稳定性及有效性仍是需要重点关注和解决的问题。此外，目前研究中所谓的“窦房结样细胞”也仅仅针对iPSCs细胞系的某一种或某几种电生理学指标进行检测，而并没有对全部的离子流及电生理特征进行对比，因此要产生真正应用于临床的安全有效的iPSCs疗法仍需要大量的研究工作。(https://www.daowen.com)
图4-5-2 iPSCs治疗SND的理想情况
图4-5-2展示了iPSCs治疗窦房结功能障碍（SND）的理想情况，获取SND患者自体细胞后诱导为iPSCs，转基因后诱导分化为窦房结细胞，使得生病的窦房结得以“再生”，恢复正常的心脏电路“司令官”作用，使得病人心率回到正常水平。但是，目前的技术还难以做到，尤其是最后一步，如前面所说，要使iPSCs分化为稳定的窦房结细胞以现有技术还无法实现。
干细胞来源的外泌体是一种细胞外的微囊泡，其表面有脂质双分子层结构，内部含有多种复杂RNA或蛋白质成分，外泌体分子结构小，是天然的内源性纳米载体，由于受脂质双分子层的保护，其内部的蛋白质和RNA可以在细胞外空间持续存在而不被降解，因而是细胞间信息交流的重要物质基础。研究证实，BMSCs和ADSCs来源的外泌体在其旁分泌机制中发挥重要作用。目前外泌体在心律失常治疗中的研究处于起步阶段，但外泌体能够有效避免干细胞本身存在的免疫排除、致癌风险等先天缺陷，且稳定性高，在临床应用方面具有众多优势，因此外泌体将有望成为心律失常的新疗法。
就目前医疗水平而言，心律失常的基因及干细胞治疗还处于起步研究阶段，尚未广泛临床应用，但是，无论基因治疗，还是干细胞“再生”，从理论上都能够修复心脏电路故障，因此，它们是将来心律失常新疗法的重要发展方向，随着动物实验乃至临床试验的进一步开展，相信基因治疗及干细胞治疗将会给心律失常的临床诊疗带来新的希望。