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背景:心脏起搏治疗是缓慢性心律失常的治疗手段,生物起搏是目前的研究热点。研究已证实腺病毒导入并再表达胚胎转录因子Tbox18(Tbx18)能使心室肌细胞重编程为窦房结样细胞,产生生物起搏活动,但腺病毒载体存在局限性。Exosomes是由细胞分泌的一种生物活性微粒,能选择性装载蛋白质或各类信使RNA等遗传物质,在细胞-细胞间发挥信息传递作用。作为一类相容性好,安全无毒的生物膜泡,exosomes已被广泛用作肿瘤靶向药物治疗的载体,但在心脏重编程领域的应用很少。本研究拟应用exosomes作为新的载体,评估其介导Tbx18对心肌细胞重编程的作用,并探讨相关的机制,旨在探索高效安全的载体来介导Tbx18对心肌细胞的重编程。方法和结果:分离培养新生大鼠心室肌细胞(NRVMs),感染携带Tbx18全长cDNA,并带绿色荧光蛋白标记的腺病毒(Ad-Tbx18),对照组感染空载质粒,并带绿色荧光蛋白标记的腺病毒(Ad-GFP)。3天后分别收集两组NRVMs分泌的exosomes,利用Nanosight纳米颗粒分析仪对Tbx18过表达NRVMs来源的exosomes(Tbx18-Exos)和空载病毒感染的NRVMs来源的exosomes(GFP-Exos)进行定量分析。两组分别取200ulexosomes(10x1010/ml)开胸直接注射到大鼠心尖部。72小时后通过尾静脉注射氯化乙酰胆碱(Ach-cl)建立大鼠心脏阻滞模型,与GFP-Exos注射组相比,Tbx18-Exos注射组的大鼠产生了更快频率、源自心室注射部位的生物起搏活动,纠正了心动过缓。进一步的体外实验发现,与对照组相比,Tbx18-Exos对NRVMs具有促自动节律性和变时性作用,并使其获得窦房结样细胞形态和表观遗传特征。结论:Tbx18过表达的大鼠心肌细胞来源exosomes可诱导大鼠心室肌细胞重编程为窦房结样细胞,产生生物起搏功能,为生物起搏器的研发及治疗心脏阻滞相关疾病提供了一种新的方法和途径。