Американские учёные создали «рыбу» из клеток человеческого сердца — она плавала в его ритме 108 дней
Клетки сердечной мышцы сгруппировали так, чтобы они могли двигаться по тому же принципу, что и некоторые виды рыб. Это поможет в изучении кардиологических заболеваний.
Импульсы в теле «рыбы», скриншот из видео Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона
Специалисты из Гарвардского университета и Университета Эмори разработали первую полностью автономную биогибридную модель, напоминающую «рыбу». Она может плавать под воздействием электрических импульсов, координируя движения своего «тела» и хвостового «плавника», создавая толчок в воде.
Для этого учёные сгруппировали кардиомиоциты, мышечные клетки, ответственные за сердечные сокращения, с двух сторон «плавника» модели. Сокращение одной стороны вызывало растяжение другой, затем активированные растяжением механочувствительные белки запускали постоянное замкнутое движение. «Рыба» плавала с ритмом, похожим на сердечный — всего в ходе эксперимента она совершила 38 миллионов толчков.
Более того, модель со временем начинает лучше плавать. В течение первого месяца растёт амплитуда мышечных сокращений, максимальная скорость плавания и мышечная координация. Это связано с созреванием клеток кардиомиоцитов.
Такие модели могут использоваться для изучения состояний, связанных с ритмичными процессами сердечной деятельности, например аритмии. Созданная мышечная конструкция впервые показала, что механоэлектрическая передача сигналов может вызывать самоподдерживающиеся мышечные сокращения в течение длительного периода.
Наши результаты дают возможность пересмотреть давние предположения о том, как сердце работает в биомиметических системах, что может позволить провести более детальный анализ структурно-функциональных отношений в физиологии сердечно-сосудистой системы.
Это не первый опыт учёных в создании подобных моделей: ранее они разработали биогибридных скатов и медуз из клеток сердца крысы.
«Скат» плавал, используя волнообразные движения плавников, и поворачивался, реагируя на световые сигналы.
При создании «медузы» исследователи вдохновились ее реальными прототипами, которые по сути представляют собой гибкий мышечный насос. Эту технологию можно использовать для медицинских целей и в мягкой робототехнике.
#наука #новости