Pește biohibrid obținut din celule cardiace umane: dispozitivul oferă informații despre pompele musculare artificiale

Folosind celule musculare cardiace derivate din celule stem umane, cercetătorii britanici au dezvoltat primul pește biohibrid complet autonom. Peștele artificial înoată recreând contracțiile musculare ale unei inimi care pompează, aducând cercetătorii cu un pas mai aproape de dezvoltarea unei pompe musculare artificiale mai complexe și oferind o platformă pentru a studia bolile cardiace precum aritmia.
Studiul actual, al cărui scop final este acela de a construi o inimă artificială care să înlocuiască o inimă malformată, nu s-a concentrat pe replicarea caracteristicilor anatomice sau pe replicarea bătăilor simple a inimii în țesuturile proiectate, precum alte studii, ci s-a inspirat din biofizică, identificând principiile biofizice care fac inima să funcționeze.

În cercetarea actuală, oamenii de știință au construit primul dispozitiv biohibrid autonom realizat din cardiomiocite derivate din celule stem umane. Dispozitivul, inspirat de forma și mișcarea de înot a unui pește-zebră, prezintă două straturi de celule musculare, câte unul pe fiecare parte a aripioarei caudale, care funcționează precum camerele inimii: atunci când o parte se contractă, cealaltă se întinde. Rezultatele evidențiază rolul mecanismelor de feedback în pompele musculare, cum ar fi inima.

Cercetătorii au proiectat, de asemenea, un nod de stimulare autonom, precum un stimulator cardiac, care controlează frecvența și ritmul contracțiilor spontane. Împreună, cele două straturi de mușchi și nodul de stimulare autonom au permis generarea de mișcări continue, spontane și coordonate, înainte și înapoi. Cu ajutorul celor două mecanisme interne de stimulare, peștii pot trăi mai mult, se pot mișca mai repede și pot înota mai eficient decât în lucrările anterioare.

Cercetarea oferă un model pentru a investiga semnalizarea mecano-electrică ca țintă terapeutică a management-ului ritmului cardiac și pentru înțelegerea fiziopatologiei în disfuncțiile nodului sinoatrial și în aritmia cardiacă. În continuare, echipa de cercetători își propune să construiască dispozitive biohibride și mai complexe din celulele inimii umane.

sursa: Science Daily
foto: Michael Rosnach, Keel Yong Lee, Sung-Jin Park, Kevin Kit Parker