超声波贴片配合基因注射实现无创起搏，已在鼠、猪和人类心脏细胞中验证。
传统心脏起搏器需要手术植入胸腔，将电极导线穿入心脏。起搏器电池耗尽后，还需再次手术更换，每次开刀都有感染和并发症风险。IEEE Spectrum报道的一项新研究可能彻底改变这一现状：科学家开发出一种可以贴在皮肤上的超声波贴片，配合一次简单的基因注射，就能替代手术实现心脏起搏。
这项技术的核心是"声遗传学"(sonogenetics)，即用基因疗法让细胞对超声波产生反应。治疗分两步：首先，患者接受一次基因注射，将一段RNA递送到心脏细胞中。这段RNA不会改变细胞的DNA，而是指导细胞在离子通道上制造一种对超声波敏感的蛋白质，相当于让心脏细胞"学会听见"超声波信号。注射后的细胞就像装上了声音接收天线，等待超声波来触发反应。
第二步，将一个约MP3随身听大小的超声波贴片贴在患者胸口。贴片通过有线连接到一个可以放在裤子口袋里的数据和电源模块，整体外观类似便携医疗设备。贴片发出高频超声波脉冲，心脏细胞上经过基因改造的蛋白质接收到信号后，会打开离子通道让钙离子流入。钙离子内流随即触发了心跳。整个过程无需穿透皮肤，无需在体内留置任何导线。
研究团队已在老鼠、猪心脏(因其与人类心脏结构相似)以及人类心脏细胞样本中验证了该方法的有效性。论文作者之一Gengxi Lu在南加州大学攻读博士期间参与了这项研究，现为麻省理工学院博士后。他表示声遗传学的前景远不止于心脏："我们可以调控几乎任何我们想刺激的部位，比如大脑内部、眼睛和其他器官。"参与研究的机构还包括加州大学洛杉矶分校，图像数据来自Chen Gong和Qifa Zhou等人。
未参与该研究的Mass General Brigham基因与细胞治疗研究所主任Roger Hajjar博士称这项研究"非常创新且令人兴奋"，认为在证明技术安全性和有效性方面的"工作令人印象深刻"。但他也指出，在临床实际应用中，超声波起搏器需要在运动状态、长期使用和解剖差异等复杂条件下，达到与传统起搏器相当甚至更好的可靠性。
更大的挑战在于基因治疗本身。虽然基因疗法已在部分疾病领域获批，但其成本、安全性和监管审批仍是重大障碍。Hajjar直言："最大的问题不是超声波设备是否有效，它看起来确实很有希望，而是无创起搏系统的好处是否足够大，足以让患者在现有起搏器已经具备出色安全性和表现的情况下，接受心脏基因治疗。这最终将决定临床机会的大小。"
原文：https://spectrum.ieee.org/pacemaker-and-ultrasound