ماهی رباتیک: ماهی مصنوعی با انرژی سلول‌های قلب انسان، بینش تازه‌ای به قلب می‌دهد

بینش یک ماهی مصنوعی که از پلاستیک و ژلاتین ساخته شده و توسط سلول های قلب انسان کار می کند ممکن است روزی برای درمان بیماری قلبی مفید باشد.

توسط الکس ویلکینز

یک ماهی مصنوعی که از سلول‌های قلب انسان ساخته شده است، می‌تواند به ما نحوه عملکرد این اندام را آموزش دهد.

قلب انسان می تواند بدون سیگنال از مغز پمپاژ کند، این ویژگی به نام خودکار بودن شناخته می شود. این با استفاده از سیگنال های الکتریکی و بازخورد مکانیکی در بافت سلولی قلب هماهنگ می شود، اما این فرآیند به طور کامل درک نشده است.

کیت پارکر در دانشگاه هاروارد و همکارانش یک ماهی بیوهیبرید با استفاده از پلاستیک، ژلاتین و یک “باله” دو طرفه از سلول های قلب انسان ساختند تا این فرآیندهای فیزیکی خودکار را بهتر درک کنند. این کار پروژه‌های قبلی آزمایشگاه پارکر را دنبال می‌کند که از سلول‌های قلب، بیوهیبریدهایی شبیه به چتر دریایی و درخت‌ماهی ساخته بودند.

پارکر می‌گوید: «وقتی مردم سعی می‌کنند قلب‌های انسانی را برای پزشکی احیاکننده بسازند، فقط سعی می‌کنند آناتومی را تکرار کنند، اما برخی از اصول بیوفیزیکی وجود دارد که در قلب بسیار مهم هستند. او می گوید با درک قوانینی که پمپ های عضلانی را تنظیم می کنند، ممکن است بتوانیم بیماری قلبی را بهتر درمان کنیم.

هنگامی که ماهی در یک کشت سلولی قرار گرفت، یک طرف دم آن منقبض شد و سپس طرف دیگر آن منقبض شد و حرکتی شبیه به حرکت گونه هایی مانند گورخرماهی ایجاد کرد که از باله دم خود برای شنا استفاده می کنند. ماهی بیوهیبرید به مدت ۱۰۸ روز یا ۳۸ میلیون ضربه شنا کرد و سرعت شنای بیشتری نسبت به ماهی وحشی با اندازه مشابه داشت.

ماتیاس گوتل از کینگز کالج لندن می‌گوید: «سلول‌های اولیه جدا شده از قلب واقعی یک حیوان، اگر همه چیز خوب پیش برود، شاید برای دو، سه یا چهار هفته زنده بمانند». این واقعیت که شما می توانید آن را به سطوحی که تقریباً عمر حیوانات کوچک است تعمیم دهید، شگفت انگیز است.

حرکت ماهی جدای از آینه‌کاری طبیعت، عملکرد قلب را نیز روشن کرده است. به گفته پارکر، دانشمندان مدت‌ها فکر می‌کردند که وقتی قلب انسان بین ضربان‌ها آرام می‌شود، خون به‌طور غیرفعال بطن‌ها را پر می‌کند، اما انقباضات باله‌های ماهی نشان می‌دهد که ممکن است فرآیند فعال‌تری باشد.

او و همکارانش همچنین نوعی ضربان‌ساز به نام G-node را طراحی کردند که مانند گره سینوسی دهلیزی زمان‌سنجی در قلب انسان عمل می‌کند و جرقه انقباض منظم باله را می‌دهد. “[It] گوتل می‌گوید که چقدر از تنظیم قلبی به طور مستقل در سطح ساختارهای انقباضی واقعی اتفاق می‌افتد.

پارکر می‌گوید اکنون تیم او چگونگی استفاده از این کار برای ساخت قلب‌های مصنوعی را بررسی خواهد کرد. ما آنچه را که باید یاد بگیریم حذف کرده‌ایم و آن را در مطالعه بیماری‌های قلبی کودکان و پزشکی بازساختی به کار می‌بریم و به سراغ موارد بعدی می‌رویم. [biohybrid]”

مرجع مجله: علوم پایه، DOI: 10.1126/science.abh0474