Тази странна синтетична риба се движи, мърдайки опашка ритмично, в разтвор на сол и глюкоза, използвайки същата сила като биещите ни сърца.
Разработена от учени от университетите в Харвард и Емори, може да продължи да плува в ритъма повече от 100 дни.
Изобретателите възлагат големи надежди на странното малко устройство, съставено от живи клетки на сърдечния мускул (кардиомиоцити), израснали от човешки стволови клетки.
Създаването на „биохибридните“ риби се фокусира върху две ключови характеристики на нашите сърца: способността им да функционират спонтанно, без нужда от съзнателна воля (автоматичност) и съобщения, инициирани от механичното движение (механоелектрическа сигнализация).
Това ще позволи на изследователите да проучват по-отблизо тези аспекти на сърдечните заболявания.
„Нашата крайна цел е да изградим изкуствено сърце, което да замени неправилно работещо детско сърце“, разказва биоинженерът Кевин Кит Паркър (Kevin Kit Parker) от Харвардския университет.
Въпреки че е достатъчно просто да създадете нещо, което може да изглежда като сърце, правенето на нещо, което всъщност функционира като такова, е много по-трудно. Извиващият се робот-риба е голяма стъпка в сравнение е предишните експерименти.
„Мога да създам моделно сърце, това не означава, че мога да изградя сърце“, обяснява Паркър.
„Можете да отглеждате произволни туморни клетки в лабораторен съд, докато се свият в пулсираща бучка и я наречете сърдечен органоид. Нито едно от тези усилия няма да обедини физиката на система, която бие над милиард пъти по време на целия живот, като същевременно възстановява клетките си в движение.
"Това е предизвикателството. Към това се стремим."
С два слоя кардиомиоцити от всяка страна на опашната перка, биохибридната риба е изградена да бъде автономна - тя може самостоятелно да поддържа собственото си движение.
Когато едната страна се притисне, другата страна се разтяга, задействайки механизъм за обратна връзка, който кара опънатата страна да се свие и след това да задейства същия механизъм от другата страна в непрекъснат цикъл.
Тази система от асинхронни мускулни контракции се основава на мускулите, управляващи полета, на насекомите.
Всяко съкращение автоматично задейства другата мускулна двойка да се свие. Кредит: Lee et al., Science, 2022
Физическото огъване е механичното движение, което активира електрическия сигнал, образуващ йонни канали в мускулите. Тези йонни канали задействат мускулите да се активират и свиват.
Излагането на системата на стрептомицин и гадолиний – за които е известно, че нарушават йонните канали в мускулите – в крайна сметка намалява скоростта на плуване и нарушава връзката между механичното разтягане и задействането на следващото свиване от другата страна. Това потвърждава, че йонните канали наистина са участвали в ритмичните контракции.
„Чрез използване на сърдечната механо-електрическа сигнализация между два мускулни слоя, ние пресъздадохме цикъла, при който всяка контракция се получава автоматично като отговор на разтягането от противоположната страна“, разказва биоинженерът Кийл Юн Лий (Keel Yong Lee) от Харвардския университет.
"Резултатите подчертават ролята на механизмите за обратна връзка в мускулните помпи като сърцето."
Паркър и колегите му интегрират подобна на пейсмейкър система в биохибрида: изолиран клъстер от клетки, които контролират честотата и координацията на тези движения.
„Заради двата вътрешни темпови механизма, нашите риби могат да живеят по-дълго, да се движат по-бързо и да плуват по-ефективно от предишни експерименти“, обяснява изследователят по биофизика Сунг-Дзин Парк (Sung-Jin Park), съавтор на изследването.
Съкращенията на биохибридната риба са сравними с рибата зебра, по която е моделиран биохибридът.
„Вместо да използваме изображения на сърцето като план, ние идентифицираме ключовите биофизични принципи, които карат сърцето да работи, използваме ги като критерии за проектиране и ги възпроизвеждаме в система, жива, плуваща риба, където е много по-лесно да се види дали сме успели", коментира Паркър.
Справка: An autonomously swimming biohybrid fish designed with human cardiac biophysics
KEEL YONG LEE et al. SCIENCE • 10 Feb 2022 • Vol 375, Issue 6581 • pp. 639-647 • DOI: 10.1126/science.abh0474
Източник: Scientists Made a 'Fish' From Human Cardiac Cells, And It Swims Like a Beating Heart
TESSA KOUMOUNDOUROS, sciencealert
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари