Биогибридная рыбка-робот из клеток сердца человека

Ученые использовали опыт прежних работ: так, ранее были созданы медуза, а затем скат из клеток сердца крысы. В результате третьего эксперимента исследователи разработали биогибридную рыбку, которая напоминает настоящую рыбу данио-рерио как по строению, так и по манере движения. Строительным материалом для рыбки послужили кардиомиоциты, полученные из человеческих стволовых клеток. [1]

К каждой стороне плавника на хвосте биоробота прикреплены слои сердечных клеток. В то время как одна сторона плавника рыбки растягивается, другая сторона начинает сокращаться. Растяжение помогает открыть механочувствительные белковые каналы, запускающие данные процессы. Также, чтобы рыба двигалась, ученые снабдили ее автономным центром, напоминающим кардиостимулятор, который координирует, как часто и в каком ритме будут происходить сокращения. [2]

Таким образом биогибридная модель полностью автономна, способна плавать под действием электрических импульсов, а движения хвостового плавника и тела находятся под контролем. Замкнутая система позволяет рыбе двигаться самостоятельно более трех месяцев, плавательная способность при этом улучшается. На протяжении первого месяца происходит рост амплитуды мышечных сокращений, максимальной скорости движения и мышечной координации по мере того, как кардиомиоциты созревают. В итоге рыбка плавала с такой же скоростью, что и живая рыба данио-рерио.

Смысл всей работы заключается не в разработке биороботов, а в глубоком исследовании важнейшего человеческого органа — сердца. Подобные эксперименты смогут помочь лучше понять работу сердца, чтобы в будущем создавать функционирующие органы для трансплантации. Сердце, полученное с использованием стволовых клеток, поможет людям с нарушением сердечного ритма. Один из авторов исследования подчеркнул, что конечная цель эксперимента заключается в построении искусственного сердца, которое может, например, заменить сердце ребенка, сформированное с патологией.

Отметим, что сердечно-сосудистые заболевания распространены во всем мире и являются основной причиной летальных исходов. Люди с болезнями сердца — частые посетители аптеки. Поиск новых методов лечения этой группы заболеваний — один приоритетов здравоохранения. Новаторский проект американских ученых породил надежды на будущие успехи исследований в области кардиологии.

1. An autonomously swimming biohybrid fish designed with human cardiac biophysics // Science [Электронный ресурс], 4.03.2022. URL:
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abh0474.

2. Biohybrid fish made from human cardiac cells swims like the heart beats biophysics // Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences [Электронный ресурс], 4.03.2022. URL:
https://www.seas.harvard.edu/news/2022/02/biohybrid-fish-made-human-cardiac-cells-swims-heart-beats.