科学家在深海里发现5种生物（这条哈佛用心脏细胞做出的）

文章：大数据文摘

这是一条用人类心脏细胞做的“人造鱼”。

鱼尾的左右摆动，靠的就是人类干细胞培育的肌肉。

这条鱼在实验室中“存活”了108天。

心脏细胞？人造肌肉？一条鱼？

这个世界已经发展到我看不懂的地步了？

这可不是什么不正经的歪门邪道研究，而是哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院（Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences）的一项最新成果，据称，这一突破为心脏疾病研究提供了线索，并可能最终为移植人工心脏的开发铺平道路。

并且，这项研究还刊登在Science上，论文题目叫「自主游泳的生物杂交鱼设计与人类心脏生物物理学」（An autonomously swimming biohybrid fish designed with human cardiac biophysics）。

论文地址：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abh0474

01 用人工制成的人类心脏肌肉提供动力

小鱼游的欢快

为了更好地模拟人类心脏的跳动，哈佛大学生物工程和应用物理学教授Kit Parker领导的研究小组决定设计一款“人造鱼”，来模拟心脏泵血的过程。

研究人员用人类干细胞培育出心肌细胞，然后在这种生物“杂交鱼”的尾鳍两侧排列着干细胞。每当肌肉组织收缩或拉伸时，它就会打开离子通道，触发相反的运动。

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这种“人造鱼”只需要身体弯曲的动作就能触发肌肉的活动和收缩，因此，它是完全自主的，因为它可以自我延续自己的运动，独立于任何外部刺激。

这也正是人类心脏的运作方式，从大脑接收最少的指令。

哈佛大学的生物工程师Keel Yong Lee说: “通过利用两层肌肉之间的心脏机电信号，我们重新创造了一个循环，在这个循环中，每一次收缩都是对另一侧肌肉拉伸的自动反应……研究结果强调了反馈机制在心脏等肌肉泵中的作用。”

随着时间的推移，“人造鱼”尾巴的摆动减弱了，但是在研究人员引入了一个能释放有规律的电脉冲的起搏器之后，这种人造鱼继续游动了108天。

生物物理学研究人员朴成金(Sung-Jin Park)解释说: “由于这两种内部的起搏机制，我们的鱼比以前的研究活得更长，移动更快，游得更有效率。”

02 尽管研究还处于初级阶段

但是给人造心脏带来希望

全球有无数人都在等待心脏移植手术，但只有55% 的人能及时接受心脏移植手术。那些有幸接受心脏移植的患者又面临着身体排斥新心脏的巨大风险。

在实验室里从零开始培育一个新的心脏可以同时解决短缺和生物相容性问题，因为移植的器官可以从病人自己的细胞生长出来。

不过，说起来容易做起来难。

世界各地的科学家设计了各种方法来制作人工心脏模型，过去的研究使用了一种被称为组织工程的技术，即将心脏细胞培养到人工支撑架上，就像用砖和灰泥建造房屋一样。

然而，尽管这些微小的心脏模型看起来像正在发育的心脏，但它们无法模拟健康人类心脏的生理反应。

哈佛大学的这项研究就是为了更好的用人工培育的心脏细胞更好地模拟健康人类心脏的生理反应。

“我们的最终目标是建立一个人工心脏来替换儿童畸形的心脏，”Kit Parker说。“大多数构建心脏组织或心脏的工作，包括我们已经完成的一些工作，都集中在复制解剖学特征或在工程组织中复制心脏的简单跳动。但在这里，我们从心脏的生物物理学中汲取设计灵感，这是很难做到的。现在，我们不再使用心脏成像作为蓝图，而是确定使心脏工作的关键生物物理原理，将它们作为设计标准，并在一个系统中复制它们，一条活的、会游泳的鱼，在那里我们更容易看到我们是否成功。”