Biohybridná ryba poháňaná tepom srdcových buniek pláva 100 dní
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 22. 2. 2022
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Výskumníci z Harvardovej a Emoryho univerzity vytvorili takzvanú biohybridnú rybu z buniek ľudského srdcového svalu, ktorá dokáže autonómne plávať celé mesiace, kým bunky tlčú. Projekt je zvláštnym vedľajším krokom na ceste k tomu, aby nakoniec vyrástli nové fungujúce srdcia na transplantáciu.
Toto nie je prvý robot, ktorého tento tím zostavil zo srdcových buniek. Pred niekoľkými rokmi vedci vyrobili raju zo srdcových buniek potkanov, ktorú bolo možné riadiť pulzmi svetla. Pre nový projekt však boli použité bunky srdcového svalu odvodené z ľudských kmeňových buniek a tím vytvoril rybieho robota, ktorý by mohol sám plávať.
Trik je v tom, že táto biohybridná ryba má na každej strane svojej chvostovej plutvy vrstvu srdcových buniek, ktoré sa sťahujú a naťahujú v striedavom vzore. Zakaždým, keď sa sval natiahne alebo stiahne, otvorí proteínový kanál, ktorý je citlivý na pohyb, čo spustí opačný pohyb. Uzol podobný kardiostimulátoru pomáha udržiavať frekvenciu a rytmus na správnej ceste a vytvára nepretržitý systém uzavretej slučky, ktorý umožňuje rybám plávať vlastnou silou viac ako 100 dní.
„Využitím srdcovej mechanicko-elektrickej signalizácie medzi dvoma vrstvami svalu sme znovu vytvorili cyklus, v ktorom každá kontrakcia vedie automaticky ako odpoveď na natiahnutie na opačnej strane,“ povedal Keel Yong Lee, spoluautor štúdie. „Výsledky zdôrazňujú úlohu mechanizmov spätnej väzby vo svalových pumpách, ako je srdce“.
Tím hovorí, že biohybridné ryby sa v priebehu prvého mesiaca skutočne zlepšili. Ako bunky kardiomyocytov dozrievali, koordinácia svalov, amplitúda kontrakcií a rýchlosť plávania rýb sa zvýšili. Nakoniec bol tento biohybrid schopný plávať asi tak rýchlo a efektívne ako rybka Danio rerio.
No táto práca nie je o stavaní lepších robotov. Cieľom je podrobnejšie porozumenie srdcu, aby sa mohli študovať choroby, ako je arytmia, či nakoniec dokonca vytvoriť lepšie náhrady srdca. Výroba rybieho robota sa môže zdať ako zvláštny spôsob, ako študovať srdce, no tím tvrdí, že im môže poskytnúť jedinečný pohľad na to, ako presne tento orgán funguje.
„Naším konečným cieľom je vybudovať umelé srdce, ktoré by nahradilo poškodené srdce u dieťaťa,“ povedal Kit Parker, hlavný autor štúdie. „Väčšina práce pri budovaní srdcového tkaniva alebo sŕdc, vrátane niektorých prác, ktoré sme vykonali, je zameraná na replikáciu anatomických prvkov alebo replikáciu jednoduchého tlkotu srdca v upravených tkanivách. Ale tu čerpáme inšpiráciu pre dizajn z biofyziky srdca, čo je ťažšie urobiť. Teraz namiesto použitia zobrazovania srdca ako plánu identifikujeme kľúčové biofyzikálne princípy, vďaka ktorým funguje srdce, používame ich ako kritériá dizajnu a replikujeme ich v systéme živej plávajúcej bioryby, kde je oveľa ľahšie vidieť, či sme úspešní“.
Výskum bol publikovaný v magazíne Science.
