人類心肌細(xì)胞制成“人造魚”

人類心肌細(xì)胞制成“人造魚”

可自主游泳超百天

科技日?qǐng)?bào)北京2月13日電 （實(shí)習(xí)記者張佳欣）美國(guó)哈佛大學(xué)與埃默里大學(xué)研究人員合作,，利用人類干細(xì)胞來源的心肌細(xì)胞制造出一種完全自主的“人造魚”,。這種生物混合裝置同時(shí)包含生物和人工部分，能通過心肌收縮,，在水中游泳超過100天,。這一成果有助于開發(fā)由活肌肉細(xì)胞制成的人造心臟,，并為研究心律失常等心臟病提供平臺(tái)。相關(guān)論文10日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上,。

心臟具有兩個(gè)功能性調(diào)節(jié)特征：機(jī)械電信號(hào)和自動(dòng)性,，研究人員將其轉(zhuǎn)移到人造斑馬魚裝置內(nèi)。該裝置的靈感來自于斑馬魚的形狀和游泳動(dòng)作,。人造斑馬魚有兩層肌肉細(xì)胞,，尾鰭兩邊各有一層。研究人員利用外部光基因刺激控制其肌肉收縮,，使它像魚一樣游泳,。當(dāng)一方收縮時(shí),，另一方就會(huì)伸展。這種伸展會(huì)觸發(fā)機(jī)械敏感蛋白通道打開,，從而導(dǎo)致收縮,，進(jìn)而引發(fā)伸展，以此類推,，形成一個(gè)閉合的循環(huán)系統(tǒng),，可以推動(dòng)它自主游泳108天。

研究人員說：“通過兩層肌肉之間的心臟機(jī)械電信號(hào),，我們重建了每次收縮都會(huì)自動(dòng)循環(huán)的系統(tǒng),。”研究結(jié)果突出了反饋機(jī)制在心臟等肌肉泵中的作用,。

研究人員還設(shè)計(jì)了一個(gè)自主起搏節(jié)點(diǎn),，就像起搏器一樣，控制自發(fā)收縮的頻率和節(jié)奏,。人造魚的兩層肌肉和自主起搏節(jié)點(diǎn)結(jié)合在一起,，能夠產(chǎn)生連續(xù)的、自發(fā)的,、協(xié)調(diào)的鰭擺動(dòng)。

研究論文第一作者,、前海洋疾病生物物理學(xué)小組博士后樸成進(jìn)（音譯）說：“因?yàn)橛辛藘煞N內(nèi)部起搏機(jī)制,，我們的魚比以前的活得更長(zhǎng)，移動(dòng)得更快,，游泳效率更高,。”這一創(chuàng)新為研究心律電信號(hào)提供了模型,，也為了解竇房結(jié)功能障礙和心律失常的病理生理學(xué)提供了模型,。

這種人造魚的“體能”會(huì)隨其“年齡”增加而改善。它的肌肉收縮幅度,、最大游泳速度和肌肉協(xié)調(diào)性在第一個(gè)月都隨著心肌細(xì)胞的成熟而提高,。最終，人造斑馬魚可達(dá)到與野生斑馬魚相似的速度和游泳效率,。

論文資深作者,、哈佛大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)教授基特·帕克說：“我們的最終目標(biāo)是建造一顆能夠代替兒童畸形心臟的人造心臟?！?/span>

作者：張佳欣 來源：科技日?qǐng)?bào) 發(fā)布時(shí)間：2022/2/14 10:28:41