人类心脏以每分钟60-100次的频率跳动，从而输送血液到全身脏器，维持生命的正常机能。心脏跳动的控制“中枢”或者说最高司令部为窦房结。早在一个多世纪以前人类就发现了窦房结，但是迄今为止学术界对它的认识还相当贫乏。窦房结位于心房之中，窦房结不但体积小，其实质细胞也很少，而且细胞的分离和功能分析也比较有难度，这些阻碍了国际上对窦房结的研究的进程。

最近，同济大学学者借助起搏细胞分离技术、单细胞转录组测序和分析技术、细胞影像学技术、基因修饰技术、细胞诱导分化技术和系列电生理学技术，从单细胞分辨率水平解析出了窦房结起搏细胞的核心基因调控网络，同时发现了窦房结起搏细胞的潜在重要前景的生物标志物。

多个问题困扰着窦房结生物学和医学研究领域，例如：窦房结起搏细胞有一个什么样的分子细胞体系？窦房结起搏细胞究竟有没有一个优势兴奋的“主导集群”？控制窦房结起搏细胞功能的核心基因调控网络是什么？窦房结起搏细胞特异的生物标志物是什么？

同济大学学者揭示了从鼠到兔到猴三个物种的窦房结起搏细胞的集群类型和分子体系。他们通过信息学技术和功能验证，初步证明了不同物种的窦房结起搏细胞均包含一个控制心脏跳动的“主导集群”。而且他们发现这些集群的细胞分散于窦房结的不同区域，这种分布特征可能有利于心跳的稳态维持。他们鉴定出了控制心脏跳动的核心基因调控网络，该网络中的个别分子被他们的实验证实可以显著地调控心跳的频率。他们显示一些转录因子也在该网络之中。他们还发现了窦房结起搏细胞的生物标志物，他们提示Vsnl1可能是一个可用于鉴定起搏细胞和探索心律失常的生物标志物。上述发现为窦房结研究提供了基础数据，有助于窦房结生物学、病理学和治疗学的深度探索。

上述研究工作近日在线发表于《自然·通讯》（Nature Communications）杂志上。通讯作者分别是同济大学医学院和同济大学附属东方医院陈义汉院士、同济大学医学院薛志刚教授；第一作者为同济大学附属东方医院梁丹丹研究员等。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-20448-x