科学家们利用实验室培养的人类心脏细胞制造出可以游泳的合成鱼

2022-02-15 09:00:43

一个研究小组在《科学》杂志上报道说,这些鱼可以自己游泳,展示了实验室培养的心脏组织如何被设计成无限期地保持有节奏的跳动。

"它';这是一次训练活动";哈佛大学生物工程和应用物理学教授基特·帕克说"最终,我想为一个生病的孩子打造一颗心脏"

这种以斑马鱼为基础的微型生物杂交体由纸、塑料、明胶和两条活心肌细胞构成。一条带子沿着机器人的左侧#39;一具尸体,另一具在右边。

当一侧的肌肉细胞收缩时,尾巴就会朝那个方向移动,推动鱼在水中前进。

这种运动也会使另一侧的肌肉细胞条带拉伸。这种伸展反过来产生一种信号,使细胞收缩,从而使游泳运动永久化。

帕克说,这些鱼身上有一个特殊的细胞簇,可以启动伸展和收缩的循环。

这些机器鱼由一组科学家组装而成,包括哈佛大学的Keel Yong Lee、埃默里大学和佐治亚理工大学的Sung Jin Park。

帕克说,研究小组通过人工激活肌肉细胞来测试一些早期样本。然后他们把剩下的鱼放在孵化器里,并把它们忘了几个星期。

当他们最终打开孵化器时,";所有的鱼都在独自游动;帕克说。

这条鱼通过向周围的液体中添加营养物质维持了三个多月的游泳。

帕克说,到了牺牲小游泳运动员的时候,科学家们感到悲伤"我们对鱼有一种情感上的依恋"

表明它';因为人体可以';t替代因疾病或炎症而丢失的心脏细胞。

"一旦你';再出生,大约在你离开子宫两天后,你拥有的心肌细胞数量就是你的全部';在你的余生中,你将拥有";帕克说。

帕克说,研究小组选择在机器鱼身上测试实验室培养的心脏细胞,因为游泳和心脏的泵送动作有相似之处。

在某些方面,鱼就是泵,他说。但它不是通过身体泵血,而是通过水来泵血。

"我真的相信';这是一个常见的设计方案,有#39;这是从海洋生物到人类心脏的肌肉泵的一些基本定律;帕克说。

2016年,帕克';s实验室建造了一条由啮齿类动物心脏细胞提供动力的黄貂鱼。他们用光来控制细胞,使机器人';它的鳍波动,推动它在水中前进。

这一次,他的团队使用干细胞技术将人类皮肤细胞转化为心肌。

"关于这些鱼的真正有趣的事情,我们没有';他们在盘子里游了多长时间,游得有多快,这是意料之中的事;帕克说。

他说,心脏细胞通过不断自我重建来保持健康,这一过程大约需要20天。他说,因为这些鱼游了100多天;每个细胞在那里重建了大约五次"

肌肉细胞也会像人类心脏细胞一样,随着锻炼而变得更强壮。这表明这些细胞最终可以用来修复衰竭的心脏。

不过,麻省理工学院的机械工程师里图·拉曼说,就目前而言,这类研究应该有助于科学家了解心脏的工作原理,并测试治疗心力衰竭等问题的药物。

"你真的需要知道什么东西是在原生环境中构建的,我们如何才能在实验室中尽可能近距离地重现它,";拉曼说。

拉曼和#39;美国自己的实验室已经生产出由骨骼肌驱动的机器人,其中包括一个可以从受伤中恢复的机器人。

"这个机器人会被损坏,然后我们会治愈它,几天后它就可以像以前一样移动和走动了;她说

由活细胞驱动的机器人引发了一个问题,即科学家是否正在模糊机器和生物之间的界限。

但这些界线在今天仍然非常清晰#39;拉曼说,这是机器人。例如,他们缺乏意识,可以';不能复制。

"你们所有人';我们真正要做的是更换发动机、转子或机器上的其他部件;她说";所以我不认为他们是生物。34;

但拉曼说,随着生物杂交变得越来越复杂,它们可能也应该得到与动物同样的伦理考虑。