Автономная биогибридная рыба - создана из сердечных клеток человека

Не волнуйтесь, это не новый вид или форма жизни - хотя она может плавать как рыба и выживать самостоятельно более 100 дней. 

Первая полностью автономная биогибридная рыба, созданная из клеток сердечной мышцы, полученных из стволовых клеток, была создана в результате сотрудничества ученых из Гарварда и Университета Эмори. Она состоит из двух слоев клеток сердечной мышцы, выращенных на искусственном хвостовом плавнике. 

Их научная статья с подробным описанием этой работы была недавно опубликована в журнале Science.

Хотя исследование звучит круто, вам может быть интересно, почему ученые потратили столько времени на работу над этими биогибридными рыбами. Старший автор исследования Кит Паркер, доктор философии, доцент Института Висс при Гарвардском университете, объяснил, что конечной целью является создание искусственных сердец для замены деформированных органов.

В США время ожидания пересадки сердца часто может превышать шесть месяцев. Хотя количество пересадок сердца ежегодно увеличивается: в 2016 году было проведено более 3000 трансплантаций, список ожидания продолжает расти. Если искусственные сердца будут разработаны, они смогут сократить время ожидания пересадки и спасти жизни людей. Однако чтобы достичь этого, исследователям необходимо лучше понять, как работает сердце - воссоздания анатомии человеческого сердца недостаточно для решения проблемы.

"Вместо того чтобы использовать визуализацию сердца в качестве чертежа, мы определяем ключевые биофизические принципы работы сердца, используем их в качестве критериев проектирования и воспроизводим их в системе - живой, плавающей рыбе, где гораздо легче понять, удалось ли нам добиться успеха", - сказал Паркер в пресс-релизе Гарварда. Ранее его команда экспериментировала с клетками сердечной мышцы крысы, создавала биогибрид медузы и ската. 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ БИОГИБРИДА

Конструкция биогибридной рыбы в их последнем исследовании основана на замкнутом цикле растягивающихся и сокращающихся мышечных клеток. 

Каждая сторона искусственного плавника имеет один слой клеток сердечной мышцы. Когда клетки на одной стороне плавника сокращаются, клетки на другой стороне растягиваются, заставляя плавник двигаться. Растяжение активирует белковый рецептор в сердечных клетках, что приводит к сокращению другой стороны плавника, создавая еще большее движение. Эта петля создает плавательное движение, не похожее на движение зебрафиш, приводя в движение биогибрид, имитируя механизмы обратной связи человеческого сердца.

"Полученные результаты подчеркивают роль механизмов обратной связи в мышечных насосах, таких как сердце", - сказал Кил Йонг Ли, доктор философии, постдокторант SEAS и один из первых авторов исследования.

В ней также установлен искусственный кардиостимулятор, который регулирует скорость и ритм сокращений сердечной мышцы. Это также делает биогибридную рыбу моделью для изучения дисфункции сердца и аритмии. Примечательно, что сердечные клетки созревают в течение первого месяца, увеличивая амплитуду сокращений, скорость плавания и мышечную координацию при движении хвостового плавника вперед и назад. Этой системы достаточно, чтобы биогибрид мог прожить более 100 дней.

Несмотря на то, что исследование очень интересно, Паркер поспешил заметить, что оно все еще находится на ранней стадии. 

"Я могу построить модель сердца из Play-Doh, но это не значит, что я могу построить сердце", - говорит Паркер. "Вы можете выращивать случайные опухолевые клетки в посуде, пока они не превратятся в пульсирующий комок, и называть это кардиоорганоидом. Ни одна из этих попыток не сможет, по замыслу, воспроизвести физику системы, которая бьется более миллиарда раз в течение жизни и одновременно восстанавливает свои клетки на лету".

Лабораторная группа продолжает разработку новых гибридных устройств с целью в конечном итоге создать искусственное сердце.