Учените създадоха изкуствена „риба“ от сърдечни клетки, която може да плува

Ако не можете да създадете изкуствен орган, създаването на цяло изкуствено животно изглежда още по-непостижимо. Независимо от това обаче, изследователи, които работят върху изкуствени сърца, успяват да създадат биохибридна „риба“ от човешки сърдечни клетки по пътя към крайната си цел – важния орган. Движението на рибката, която напомня данио (Риба зебра, Danio rerio), се захранва от ударите на сърце. И един ден тази рибка може да спаси живота на някой, когото обичате.

Риба зебра, Danio rerio

Недостигът на донорски органи е толкова тежък, че учените генетично модифицират прасета, за да произвеждат сърца, които хората могат да използват в собствените си тела. Екип от Харвардския университет обаче работи по различен подход – той се опитва да създаде изкуствени сърца от сърдечни стволови клетки.

Хората са все още далеч от желания резултат, но в процеса правят едно отклонение, за да превърнат клетките в биохибридно творение с форма на риба и да видят дали ще плува…

В Science те съобщават за успеха си – екипът успява да направили първото по рода си автономно биохибридно устройство от сърдечни клетки, получени от човешки стволови клетки.

„Нашата крайна цел е да изградим изкуствено сърце, което на първо време да замени деформираното такова при децата“, казва в изявление професор Кит Паркър. „Вместо да използваме модели на сърцето като план, ние идентифицираме ключовите биофизични принципи, които карат сърцето да работи, използваме ги като критерии за проектиране и ги възпроизвеждаме в система – жива, плуваща риба – при която е много по-лесно да се види дали сме успели.“

Творението се нарича биохибрид, защото съчетава човешки клетки с небиологичен материал като желатин, хартия (тялото) и пластмаса (плавниците). Не е включен материал от действителна риба.

В крайна сметка ключовата характеристика на сърцето е, че то бие и съставните му клетки правят същото. Екипът превръща 73 000 стволови клетки в клетки на сърдечния мускул и ги нанася върху структура, оформена като риба зебра, с два слоя мускулни клетки от всяка страна на опашната перка. Мускулите от всяка страна съдържат ретина протеини, които са чувствителни към различни цветове светлина. Чрез редуване на светли цветове клетките са накарани да бият несинхронизирано, така че едната страна да се свива, докато другата се разтяга, дърпайки опашката първо в едната посока, след това в другата.

Така създаденото движение тласка „рибката“ напред, а екипът демонстрира, че клетките могат да поддържат това движение в продължение на 108 дни, като оставят нещото да плува в обогатен с глюкоза солен разтвор.

„Чрез използване на сърдечната механо-електрическа сигнализация между двата мускулни слоя, ние пресъздадохме цикъла, при който всяка контракция се получава автоматично като отговор на разтягането от противоположната страна“, казва първият автор д-р Кийл Йонг Лий. Честотата и ритъмът на ударите се контролират от пейсмейкър, което дава на екипа и опит в работата с пейсмейкърни устройства.

Рибата еволюира от предишни проекти на същата лаборатория, която първо създава медуза, а след това скат. И при двете обаче са използвали сърдечни клетки на плъх, докато сега при рибката е наша плът и кръв. Освен това е много по-добър плувец и издържа много по-дълго благодарение на механизмите си.

Може би най-забележителното обаче е, че биохибридът става все по-добър като риба с течение на времето. Упражнението по плуване укрепва клетките, давайки възможност за по-бързи скорости на плуване, и подобрява координацията на мускулите още през първия месец.

Нищо от това не означава, че скоро ще видим сърца от стволови клетки, които изпомпват кръв в живи хора, но Паркър смята, че това е значителен напредък и казва: „Мога да създам модел на сърце от пластелин, но това не означава, че мога изградя сърце. Можете да отгледате няколко туморни клетки в чиния, докато се свият в пулсираща бучка и я наречете сърдечен органоид. Нито едно от тези усилия обаче няма да пресъздаде физиката на система, която бие над милиард пъти през живота ви, като същевременно възстановява клетките си в движение. Това е предизвикателството. Натам сме се запътили с работата си.“

Та ако някой е разбил сърцето ви скоро, не забравяйте – има още много риби в морето.