大數(shù)據(jù)文摘出品

這是一條用人類心臟細(xì)胞做的“人造魚”。

魚尾的左右擺動，靠的就是人類干細(xì)胞培育的肌肉。

這條魚在實驗室中“存活”了108天。

心臟細(xì)胞？人造肌肉？一條魚？

這個世界已經(jīng)發(fā)展到我看不懂的地步了？

這可不是什么不正經(jīng)的歪門邪道研究，而是哈佛大學(xué)約翰·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院（Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences）的一項最新成果，據(jù)稱，這一突破為心臟疾病研究提供了線索，并可能最終為移植人工心臟的開發(fā)鋪平道路。

并且，這項研究還刊登在Science上，論文題目叫「自主游泳的生物雜交魚設(shè)計與人類心臟生物物理學(xué)」（An autonomously swimming biohybrid fish designed with human cardiac biophysics）。

論文地址：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abh0474

用人工制成的人類心臟肌肉提供動力，小魚游的歡快

為了更好地模擬人類心臟的跳動，哈佛大學(xué)生物工程和應(yīng)用物理學(xué)教授Kit Parker領(lǐng)導(dǎo)的研究小組決定設(shè)計一款“人造魚”，來模擬心臟泵血的過程。

研究人員用人類干細(xì)胞培育出心肌細(xì)胞，然后在這種生物“雜交魚”的尾鰭兩側(cè)排列著干細(xì)胞。每當(dāng)肌肉組織收縮或拉伸時，它就會打開離子通道，觸發(fā)相反的運動。 

這種“人造魚”只需要身體彎曲的動作就能觸發(fā)肌肉的活動和收縮，因此，它是完全自主的，因為它可以自我延續(xù)自己的運動，獨立于任何外部刺激。

這也正是人類心臟的運作方式，從大腦接收最少的指令。

哈佛大學(xué)的生物工程師Keel Yong Lee說: “通過利用兩層肌肉之間的心臟機電信號，我們重新創(chuàng)造了一個循環(huán)，在這個循環(huán)中，每一次收縮都是對另一側(cè)肌肉拉伸的自動反應(yīng)……研究結(jié)果強調(diào)了反饋機制在心臟等肌肉泵中的作用?！?/span>

隨著時間的推移，“人造魚”尾巴的擺動減弱了，但是在研究人員引入了一個能釋放有規(guī)律的電脈沖的起搏器之后，這種人造魚繼續(xù)游動了108天。

生物物理學(xué)研究人員樸成金(Sung-Jin Park)解釋說: “由于這兩種內(nèi)部的起搏機制，我們的魚比以前的研究活得更長，移動更快，游得更有效率?！?/span>

盡管研究還處于初級階段，但是給人造心臟帶來希望

全球有無數(shù)人都在等待心臟移植手術(shù)，但只有55% 的人能及時接受心臟移植手術(shù)。那些有幸接受心臟移植的患者又面臨著身體排斥新心臟的巨大風(fēng)險。

在實驗室里從零開始培育一個新的心臟可以同時解決短缺和生物相容性問題，因為移植的器官可以從病人自己的細(xì)胞生長出來。

不過，說起來容易做起來難。

世界各地的科學(xué)家設(shè)計了各種方法來制作人工心臟模型，過去的研究使用了一種被稱為組織工程的技術(shù)，即將心臟細(xì)胞培養(yǎng)到人工支撐架上，就像用磚和灰泥建造房屋一樣。

然而，盡管這些微小的心臟模型看起來像正在發(fā)育的心臟，但它們無法模擬健康人類心臟的生理反應(yīng)。

哈佛大學(xué)的這項研究就是為了更好的用人工培育的心臟細(xì)胞更好地模擬健康人類心臟的生理反應(yīng)。

“我們的最終目標(biāo)是建立一個人工心臟來替換兒童畸形的心臟，”Kit Parker說?！按蠖鄶?shù)構(gòu)建心臟組織或心臟的工作，包括我們已經(jīng)完成的一些工作，都集中在復(fù)制解剖學(xué)特征或在工程組織中復(fù)制心臟的簡單跳動。但在這里，我們從心臟的生物物理學(xué)中汲取設(shè)計靈感，這是很難做到的。現(xiàn)在，我們不再使用心臟成像作為藍(lán)圖，而是確定使心臟工作的關(guān)鍵生物物理原理，將它們作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并在一個系統(tǒng)中復(fù)制它們，一條活的、會游泳的魚，在那里我們更容易看到我們是否成功?！?/span>