A halakat zselatinnal bevont laboratóriumi szalagokon kitenyésztett emberi szívizomsejtekből hozták létre a Harvard Egyetem és az Emory Egyetem kutatói - olvasható utóbbi intézmény közleményében . A biohibrid halak a valódi szívizomzat összehúzódásait utánozva tudnak úszni. "A legfontosabb eredményünk, hogy egy élő izomzatot tudtunk felépíteni, amely képes bármiféle egyéb vezérlőmechanizmus nélkül is önmaga irányítani és ütemezni a mozgását" - árulta el Sung-Jin Park orvosbiológiai mérnök, aki posztdoktori munkája keretében vett részt a kutatásban.
Park szerint a kutatócsapatuk által elért eredményeket biológiai pacemakerek tervezésekor is fel lehet használni, amelyek egy potenciális alternatívát jelenthetnek az elektronikus szívritmus-szabályozó eszközökre. Hosszú távú implantátumként a biológiai pacemakerek akár együtt növekedhetnének a betegekkel, amennyiben azokat még a páciensek gyermekkorában ültetik be. "A végső célunk, hogy egy olyan mesterséges szívet alkossunk meg, amelyet az elégtelenül működő szív helyett beültethetünk a beteg gyermekek szervezetébe" - tette hozzá Kevin Kit Parker, a Science című tudományos folyóiratban tanulmány szenior szerzője.
Hogyan úsznak a mesterséges halak?
"Ahelyett, hogy képalkotó diagnosztikai szívfelvételeket vettünk volna alapul, inkább azonosítottuk azokat a kulcsfontosságú biofizikai alapelveket, amelyektől egy szív működik. Ezeket aztán tervezési kritériumként használtuk fel, és lemásoltuk egy rendszerben - egy élő, úszó halban, ahol sokkal könnyebb felmérni, hogy sikerrel jártunk-e" - magyarázta Parker. A halak farokúszóját mindkét oldalról egy-egy rétegben szívizomsejtek borítják. Amikor az egyik oldali izom összehúzódik, a másik kénytelen megnyúlni. A nyújtás hatására kinyílik egy mechanikai mozgásra érzékeny ioncsatorna, ami lehetővé teszi töltött ionok beáramlását, ezáltal összehúzódást generálva ezen az oldalon is.
A kutatók egy autonóm ingerlési csomópontot is létrehoztak, amely úgy viselkedik, mint egy pacemaker, szabályozva a spontán összehúzódások gyakoriságát és ritmusát. Mindez együttesen folytonos, spontán és koordinált, oda-vissza történő farokmozgást hoz létre, magyarán lehetővé teszi, hogy a mesterséges halak úszni tudjanak. A rendszer több mint száz napig működőképes, ráadásul fejlődik is az idő előrehaladtával. Ahogy a sejtek egyre inkább megérnek az első hónapban, erősödik az izomzat összehúzódása, gyorsul a halak úszássebessége, illetve javul az izomkoordináció is. Végül a biohibrid halak közel olyan sebesen tudnak úszni, mint egy vadon élő zebrahal - amelyről egyébként mintázták a kutatók.
A kutatáshoz használt emberi szívizomsejtek indukált pluripotens őssejtekből ( iPS ) hozták létre, amelyek eredetileg emberi bőrsejtekből származtak.
