美國哈佛大學(xué)與埃默里大學(xué)研究人員合作,，利用人類干細胞來源的心肌細胞制造出一種完全自主的“人造魚”,。這種生物混合裝置同時包含生物和人工部分，能通過心肌收縮,，在水中游泳超過100天,。這一成果有助于開發(fā)由活肌肉細胞制成的人造心臟,，并為研究心律失常等心臟病提供平臺。相關(guān)論文10日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上,。

　　心臟具有兩個功能性調(diào)節(jié)特征：機械電信號和自動性,，研究人員將其轉(zhuǎn)移到人造斑馬魚裝置內(nèi)。該裝置的靈感來自于斑馬魚的形狀和游泳動作,。人造斑馬魚有兩層肌肉細胞,，尾鰭兩邊各有一層。研究人員利用外部光基因刺激控制其肌肉收縮,，使它像魚一樣游泳,。當一方收縮時，另一方就會伸展,。這種伸展會觸發(fā)機械敏感蛋白通道打開,，從而導(dǎo)致收縮，進而引發(fā)伸展,，以此類推,，形成一個閉合的循環(huán)系統(tǒng)，可以推動它自主游泳108天,。

　　研究人員說：“通過兩層肌肉之間的心臟機械電信號,，我們重建了每次收縮都會自動循環(huán)的系統(tǒng),。”研究結(jié)果突出了反饋機制在心臟等肌肉泵中的作用,。

　　研究人員還設(shè)計了一個自主起搏節(jié)點,，就像起搏器一樣，控制自發(fā)收縮的頻率和節(jié)奏,。人造魚的兩層肌肉和自主起搏節(jié)點結(jié)合在一起,，能夠產(chǎn)生連續(xù)的、自發(fā)的,、協(xié)調(diào)的鰭擺動,。

　　研究論文第一作者、前海洋疾病生物物理學(xué)小組博士后樸成進(音譯)說：“因為有了兩種內(nèi)部起搏機制,，我們的魚比以前的活得更長,，移動得更快，游泳效率更高,?！边@一創(chuàng)新為研究心律電信號提供了模型，也為了解竇房結(jié)功能障礙和心律失常的病理生理學(xué)提供了模型,。

　　這種人造魚的“體能”會隨其“年齡”增加而改善,。它的肌肉收縮幅度、最大游泳速度和肌肉協(xié)調(diào)性在第一個月都隨著心肌細胞的成熟而提高,。最終,，人造斑馬魚可達到與野生斑馬魚相似的速度和游泳效率。

　　論文資深作者,、哈佛大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)教授基特·帕克說：“我們的最終目標是建造一顆能夠代替兒童畸形心臟的人造心臟,。”

　　總編輯圈點

　　這項研究中的“人造魚”,，是利用人類干細胞來源的心肌細胞制造出來的,，可謂是人類干細胞研究的成果之一。什么是干細胞,？作為一類具有自我復(fù)制和分化能力的多潛能細胞,，干細胞在一定條件下能夠多向分化為組織細胞，這可是普通細胞所不具備的“特異功能”,。利用這種特質(zhì),，干細胞在研發(fā)人造器官、治療遺傳性疾病甚至抗擊傳染病疫情等方面,，都展示出無與倫比的潛力,。