Исследователи из Гарварда и Университета Эмори создали биогибридную рыбу из клеток сердечной мышцы человека, которая может автономно плавать в течение нескольких месяцев. Этот проект является причудливым шагом на пути к тому, чтобы в конечном итоге выращивать новые сердца для трансплантации.
Это не первый робот, которого команда создала из сердечных клеток. Несколько лет назад они сделали ската из сердечных клеток крыс, которым можно было управлять с помощью световых импульсов. Но для этого нового робота они перешли на клетки сердечной мышцы, созданные из стволовых клеток человека, и создали робота-рыбу, которая смогла плавать самостоятельно.
Хитрость заключается в том, что у биогибридной рыбы на каждой стороне хвостового плавника есть слой сердечных клеток, которые попеременно сокращаются и растягиваются, благодаря чему мышца открывает чувствительный к движению белковый канал, который запускает противоположное движение. Узел, похожий на кардиостимулятор, помогает поддерживать частоту и ритм, создавая непрерывную замкнутую систему, позволяющую рыбе плавать на собственной энергии более 100 дней.
"Используя механоэлектрическую передачу сигналов между двумя слоями мышц, мы воссоздали цикл, в котором каждое сокращение происходит автоматически в ответ на растяжение противоположной стороны", - сказал Кил Йонг Ли, один из авторов исследования.
Сообщается, что биогибридная рыба стала лучше в течение первого месяца. По мере созревания клеток кардиомиоцитов увеличивались координация мышц, амплитуда сокращений и скорость плавания рыбы. В конце концов, робот смог плавать так же быстро и эффективно, как живая данио-рерио (в англоязычной литературе zebrafish).
Эта работа направлена не на создание более совершенных роботов, а на более детальное изучение сердца. Команда рассчитывает, что это поможет изучить такие заболевания, как аритмия. Создание робота-рыбы может показаться окольным путем к изучению сердца, но команда говорит, что это может дать им уникальные знания о том, как именно работает этот орган.
"Наша конечная цель - создать искусственное сердце для его замены при пороке сердца у ребенка, - говорит Кит Паркер, старший автор исследования. - Большинство работ по созданию сердечных тканей или сердец, включая некоторые наши работы, сосредоточены на воспроизведении анатомических особенностей или воспроизведении простого биения сердца в созданных тканях. Но здесь мы черпаем вдохновение для дизайна в биофизике сердца, что сделать сложнее. Теперь, вместо того, чтобы использовать визуализацию сердца в качестве образца, мы определяем ключевые биофизические принципы работы сердца, используем их в качестве критериев дизайна и воспроизводим их в системе - живой, плавающей рыбе, где гораздо легче понять, удалось ли нам добиться успеха".
Исследование было опубликовано в журнале Science.
Комментарии
(0) Добавить комментарий