美国哈佛大学与埃默里大学研究职员相助,使用人类干细胞泉源的心肌细胞制造出一种完全自主的“人造鱼”。这种生物混淆装置同时包括生物和人工部分,能通过心肌缩短,在水中游泳凌驾100天。这一效果有助于开发由活肌肉细胞制成的人造心脏,并为研究心律失常等心脏病提供平台。相关论文10日揭晓在《科学》杂志上。
心脏具有两个功效性调理特征:机械电信号和自动性,研究职员将其转移到人造斑马鱼装置内。该装置的灵感来自于斑马鱼的形状和游泳行动。人造斑马鱼有两层肌肉细胞,尾鳍双方各有一层。研究职员使用外部光基因刺激控制其肌肉缩短,使它像鱼一样游泳。当一方缩短时,另一方就会舒展。这种舒展会触发机械敏感卵白通道翻开,从而导致缩短,进而引发舒展,以此类推,形成一个闭合的循环系统,可以推动它自主游泳108天。
研究职员说:“通过两层肌肉之间的心脏机械电信号,我们重修了每次缩短都会自动循环的系统。”研究效果突出了反响机制在心脏等肌肉泵中的作用。
研究职员还设计了一个自主起搏节点,就像起搏器一样,控制自觉缩短的频率和节奏。人造鱼的两层肌肉和自主起搏节点团结在一起,能够爆发一连的、自觉的、协调的鳍摆动。
研究论文第一作者、前海洋疾病生物物理学小组博士后朴成进(音译)说:“由于有了两种内部起搏机制,腾博会官网鱼比以前的活得更长,移动得更快,游泳效率更高。”这一立异为研究心律电信号提供了模子,也为相识窦房结功效障碍和心律失常的病理心理学提供了模子。
这种人造鱼的“体能”会随其“年岁”增添而改善。它的肌肉缩短幅度、最大游泳速率和肌肉协调性在第一个月都随着心肌细胞的成熟而提高。最终,人造斑马鱼可抵达与野生斑马鱼相似的速率和游泳效率。
论文资深作者、哈佛大学应用物理学教授基特·帕克说:“腾博会官网最终目的是制作一颗能够取代儿童畸形心脏的人造心脏。”