Kijk hoe een door menselijke hartcellen aangedreven cyborgvis zwemt
Wetenschappersop Harvard een kleine cyborgvis gemaakt die afhankelijk is van de menselijke hartcellen en meer dan 100 dagen kan zwemmen zijn eigen hart, met als uiteindelijk doel een kunsthart te creëren dat een slecht functionerend hart kan vervangen mensen. Medische experts hebben de laatste tijd met veel ideeën geëxperimenteerd, variërend van het creëren van volledig functionerende hartweefsels in het laboratorium tot xenotransplantatie. Eerder dit jaar maakten chirurgen van het University of Maryland Medical Center furore toen ze een genetisch veranderd varkenshart transplanteerden in een menselijke patiënt.
De mensen van Harvard hebben zich meer verdiept in de synthetische kant van de dingen. In 2016 creëerde het onderzoeksteam het eerste volledig 3D-geprinte orgel-op-een-chip. Of, om het nauwkeuriger te zeggen, een hart-op-een-chip. Organs-on-chips kopiëren de functie en het ontwerp van echte weefsels en zijn in opkomst als alternatief voor dierproeven. In 2018 hebben Harvard-wetenschappers een 3D-schaalmodel geprint van het menselijk hartventrikel dat net als het echte ding klopte en maandenlang in laboratoriumomstandigheden overleefde. De knappe koppen van het gerenommeerde Ivy League-instituut hebben nu een nieuwe doorbraak bedacht die:
Onderzoekers bij Harvard hebben een biohybride vis gecreëerd die is gemaakt van menselijke stamcellen die zijn afgeleid van hartspieren en die autonoom kunnen zwemmen. Elke kant van de staartvinnen van de cyborgvis heeft een laag hartspiercellen en ze bewegen een beetje zoals de zebravis. De hartspiercellen kopiëren de samentrekkingsbewegingen van een echt menselijk hart. Wanneer de ene kant van de vin samentrekt, creëert deze een tegengestelde beweging aan de andere kant door hem uit te rekken. Op cellulair niveau opent het rekken van de spierlaag het mechanosensitieve eiwitkanaal, wat op zijn beurt contractie veroorzaakt, en dat veroorzaakt op zijn beurt rekken. De cyclus gaat door en creëert een lussysteem van spierbewegingen. Dit is echter niet een of andere perpetuum mobile, zoals het team achter de biomechanische vis zegt dat de gesloten-lus mechano-elektrische signalering tussen spierlagen hem slechts meer dan 100 dagen kan laten bewegen.
Zelfzwemmend, zelfverbeterend
Om de frequentie en het ritme van deze hartweefsellagen te regelen, creëerde het team een autonoom stimulatieknooppunt, net als het pacemakerapparaat dat is geïmplanteerd om de menselijke hartslag te regelen. Het stimulatieknooppunt zorgt ervoor dat de vin continu op een gecoördineerde manier kan bewegen. Maar dat is niet alles. “In tegenstelling tot een vis in je koelkast, verbetert deze biohybride vis met de jaren. Zijn spiercontractie-amplitude, maximale zwemsnelheid en spiercoördinatie namen allemaal toe gedurende de eerste maand naarmate de cardiomyocytcellen rijpten, " beweert het team achter het onderzoek dat is gepubliceerd in Wetenschap. De zelfverbetering van de cyborgvis ging door totdat hij dezelfde snelheid en zwemefficiëntie bereikte als zijn inspiratie - een zebravis.
Het team hoopt hun kennis toe te passen om meer geavanceerde kunstmatige spierpompen te maken en een beter begrip te krijgen van hartproblemen zoals aritmie. Volgens Kit Parker, de Tarr Family Professor of Bioengineering and Applied Physics aan de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Wetenschappen (SEAS), is het uiteindelijke doel om een kunsthart te creëren dat kan worden gebruikt om een defect hart bij een mensenkind te vervangen. Daarnaast werken Harvard-experts echter samen aan een ander veelbelovend project met wetenschappers van The University of Vermont en het Allen Discovery Center van Tufts University. Het team creëerde onlangs de allereerste, zelfreplicerende levende robots genaamd Xenobots dat zou op een dag kunnen helpen het ontwikkelingsproces van vaccins te versnellen als een nieuwe pandemie de mensheid verstrikt.
bronnen: Harvard, Wetenschap
Doctor Strange 2: Waarom fans denken dat Tom Cruise RDJ vervangt als MCU Iron Man
Over de auteur