【美國研究】科學家利用人類心臟細胞創造出生物合成魚 為完善人造心臟鋪路

為解讀人類心臟的功能與結構,研究人員進行了一項奧妙的實驗。他們從人類幹細胞衍生的心肌細胞中,創造了大約500條生物合成魚。這些魚除了尾鰭上有人類心臟的活細胞外,其餘都是人工製造。研究作者希望透過此實驗建造人造心臟來替代兒童心臟畸形,並建立一個更成熟的心臟組織。

於2022年2月10日刊登在美國學術期刊《科學》(Science)的一篇報告,由美國哈佛大學(Harvard University)的共同研究作者Sung-Jin Park博士撰寫的研究表示,該生物合成魚是包含生物成分的裝置,提供一種研究生物體內生理控制機制的方法。研究團隊從幹細胞中提取了人類心肌細胞,心臟細胞在每條魚尾巴的兩側分層,在營養池中自由游動約100天,並利用光線來控制魚的游動。研究人員接著分析其數據,例如每次尾巴收縮的節奏和頻率,幫助了解心律不正病人的心臟如何精準運作。其中一位研究作者帕克(Kevin Kit Parker)教授表示:「在某些方面,魚是泵。但它不是將血液泵入身體,而是將自己泵入水中。」

研究人員利用光線來控制魚的游動。 圖片來源:網上圖片

帕克希望將這種生物合成裝置送上太空,認為這將是研究由微重力引起肌肉萎縮的一種高效方法,幫助航天員在太空中度過更長的時間。由於航天員經歷長期的太空航行後會導致肌肉侵蝕,「也許我們也可以利用這知識來了解衰老是如何影響肌肉萎縮。」

帕克接著表示,這項新研究的結果可為人造心臟的發展鋪平道路,並有助於推進心律調節器背後的技術。 例如,可以培養魚的組織以產生隨人體進化的生物調節器,特別是對於需要這種設備的兒童,「當兒童病人長大時,電子的心律調節器無法成長,但生物學的可以。」

當心肌細胞收縮時,另一側的心肌細胞就會伸展,來推動魚自主前進。 圖片來源:網上圖片

該研究團隊接下來的目標是利用人類心臟細胞構建更複雜的生物混合裝置。帕克說:「我們最終的目標是建立一個功能齊全的心臟,與此同時,我們亦正試圖建立一個更成熟的心臟組織。」

帕克及其團隊於2012年製造了一種名為Medusoid的人造水母,並在2016年設計了一種黃貂魚,兩者都是由老鼠心臟細胞而製成。

資料來源:ScienceYoutube

Text by Medical Inspire 醫·思維

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