Это первый полностью автономный биогибрид, созданный из клеток человеческого сердца.
Схема движения биогибридной рыбы.
Исследователи из Гарварда и Университета Эмори в США создали биогибридную рыбу из клеток сердечной мышцы (миокарда) человека. Рыбка может автономно плавать месяцами, пока сокращаются клетки, из которых она создана. Проект представляет собой на первый взгляд неочевидный шаг на пути к выращиванию работающих сердец для трансплантации.
Это не первый робот, которого данная команда учёных собрала из клеток сердца. Несколько лет назад из клеток сердца крысы учёные сделали робота-медузу, а затем и биогибридного ската, которым можно было управлять с помощью световых импульсов.
Но для создания нового робота исследователи модернизировали клетки сердечной мышцы, полученные из стволовых клеток человека. В результате им удалось создать робота-рыбу, который может плавать самостоятельно.
Учёные создали гибридную сердечную мышцу из нанотрубок и клеток сердца читайте также
Как же учёным удалось "вдохнуть жизнь" в эту рыбку? Как говорится: ловкость рук, и никакого мошенничества.
Дело в том, что у этой биогибридной рыбы с каждой стороны хвостового плавника располагается слой клеток сердца человека, которые сокращаются и расслабляются попеременно.
Растяжение мышцы вызывает открытие механочувствительного белкового канала, который вызывает последующее сокращение, которое вновь вызывает растяжение и так далее.
Схема движения биогибридной рыбы. Иллюстрация Michael Rosnach, Keel Yong Lee, Sung-Jin Park, Kevin Kit Parker.
Поддерживать правильную частоту мышечных сокращений помогает узел, выполняющий роль водителя сердечного ритма. Таким образом, учёные создали непрерывную замкнутую систему, позволяющую рыбе плавать самостоятельно более 100 дней.
"[Наши] результаты подчеркивают роль механизмов обратной связи в мышечных насосах, таких как сердце" – отметил один из ведущих авторов исследования Кил Ён Ли (Keel Yong Lee) из Гарвардского университета.
Исследователи говорят, что биогибридная рыба по окончании первого месяца испытаний стала передвигаться гораздо лучше, чем в начале своего пути. Координация работы мышц, амплитуда сокращений и скорость плавания рыбы увеличивались по мере созревания мышечных клеток — кардиомиоцитов. В конце концов биогибрид смог плавать так же быстро и ловко, как живая рыбка данио-рерио.
Сердце после инфаркта восстановили с помощью синтетической мРНК читайте также
Но большая научная работа по созданию такого "киборга" была проделана не ради того, чтобы привлечь внимание СМИ и обычных людей. Главная цель этого исследования заключается в более детальном изучении работы сердца. Новые данные помогут улучшить понимание таких заболеваний, как аритмия, и, в конечном итоге, даже поспособствует созданию улучшенных искусственных органов.
Казалось бы, зачем учёным понадобилась рыба-робот? Что за окольный путь изучения сердца? Но исследователи отмечают, что механизм с "кардиостимулятором" может дать уникальное представление о том, как именно работает орган, олицетворяющий жизнь и любовь.
"Наша конечная цель – создать искусственное сердце, которое сможет заменить дефектное сердце новорождённого ребёнка", – озвучил большую и важную цель Кит Паркер (Kit Parker), старший автор исследования.
Многие работы по созданию сердечной ткани или целого сердца сосредоточены на том, чтобы воспроизвести анатомические особенности или простое сердцебиение в инженерных тканях, поясняют создатели рыбы "на сердечных клетках".
Но для создания нового биоробота учёные вдохновлялись именно биофизикой сердца. Такую систему труднее воспроизвести, но она помогает визуализировать (и лучше изучить) основные принципы работы жизненно важного органа.
Исследование учёных из США было опубликовано в престижном научном издании Science.
Напомним, ранее мы писали о том, что учёным удалось вырастить биоискусственную конечность, а ещё о биоинженерной ткани, которая облегчит пересадку костного мозга.
Кроме того, мы писали о рыбе-роботе, которая получает энергию из синтетической крови, а также о мягкой роботизированной рыбе, созданной для ненавязчивого изучения океана.