Evo vaše doze bizarne nauke za danas: naučnici sa Univerziteta Harvard izumili su novu "biohibridnu" ribu koja koristi ljudske srčane ćelije kako bi oponašala fiziku srca koje pumpa dok riba autonomno pliva.
Da, sve to zvuči pomalo frankenštajnski, ali sve je u službi istraživanja koja mijenjaju život.
“Moje je zanimanje za dječje srčane bolesti,” rekao je Kit Parker, bioinženjer s Harvarda i vodeći istraživač projekta, za Daily Beast. “Želim izgraditi tkivo za dijecu rođenu s deformacijama srca. Ali ne mogu to srce staviti u živo dijete, a da ga nisam nikada testirao.”
Način da se to testira, otkrio je Parker, je izgradnja ovih morskih biohibrida koji mogu pokazati može li kultura dizajniranih srčanih ćelija doista kucati i funkcionirati kao što bi prirodno srce trebalo. "Biohibrid" u osnovi znači kombinaciju živih ćelija sa sintetičkim materijalima - napravljenim od živih materijala, ali koji funkcioniraju više-manje kao uređaj ili komad nove tehnologije.
Prije nekoliko godina bio je frustriran trenutnim stanjem terapije za srce. “Činilo se da su to izveli tako loše, kao da postoji nešto što ne razumijemo o srcu”, rekao je.
Otprilike u to vrijeme, Parker je počeo voditi svoju tada malu kćer u New England Aquarium, a inspirirala ga je meduza. "Gledam je i mislim 'pumpa, izgleda kao srčana pumpa'", rekao je. "Razmišljam: 'Mogao bih napraviti tu prokletu stvar'."
Parker i njegov tim na kraju su napravili biohibridnu meduzu koja je plivala uokolo koristeći kucajuće srčane ćelije pacova - uz uzbudljivu medijsku pompu. Parker i njegov tim su potom kreirali biohibridnu ražanu napravljenu ponovno sa srčanim ćelijama pacova "naučenih" da se kontrahiraju kao odgovor na treperenje svjetala.
Taj rad je na kraju doveo do biohibridne ribe koja je danas predstavljena u novom članku objavljenom u Scienceu. Riba je napravljena po uzoru na zebricu (životinju čija je koža prozirna, što je čini vrlo privlačnom za proučavanje među fiziolozima i bioinženjerima).
Tijelo ribe sastoji se od pet različitih slojeva: linije srčanog mišićnog tkiva koje potječe od ljudskih matičnih ćelija; kruti sloj papira izrađen pomoću lasera; sloj želatine, drugi sloj papira i završni sloj mišićnog tkiva. Ta dva sloja mišićnih ćelija doista sjaje u repnoj peraji: dok se jedna strana srčanih stanica peraje skuplja, druga strana rasteže - i obrnuto. Ovaj ciklus uzrokuje da se repna peraja pomiče naprijed-natrag i autonomno tjera ribu naprijed.
“Ovo su principi posuđeni iz ljudskog srca”, rekao je Parker. “A nevjerovatna stvar je da se ovo napajalo samo od sebe. Pliva brže od bilo čega drugog što smo ikada napravili. I živi duže”, trajalo je oko 108 dana prije nego što je tim konačno prekinuo eksperiment. Biohibridne ribe su zapravo naučile plivati učinkovitije i pokazivati bolji ritam tokom vremena.
Drugi dio studije uključivao je stvaranje autonomnog čvora za pejsing (poput pacemakera) koji je mogao modulirati frekvenciju i ritam ovih kontrakcija unutar bioribe.
Naoružani boljim osjećajem za elektromehaničku signalizaciju i fizičko kretanje srca koje kuca, autori nove studije nadaju se da će ove uvide prenijeti u inženjersko tkivo koje bi se jednog dana moglo upotrijebiti za uzgoj umjetnog srca koje je prikladno za transplantaciju i kje bi moglo spasiti život brojne djece; kao i stvoriti bolje uređaje za srčani stimulator koji oštećeno srce mogu duže održati na životu.
Iako nova studija neće izravno dovesti do proboja umjetnog dječjeg srca sljedeće godine, Parker i njegov tim već idu naprijed s planovima za izgradnju umjetnog srčanog tkiva u tri dimenzije i simulaciju komora koje čine ljudsko srce.
Drugi su već na svoj način počeli unapređivati rezultate ovog istraživanja. William Poole, kardiolog u Bostonskoj dječjoj bolnici, radi s Parkerom kako bi naučio kako provesti klinička ispitivanja na tkivnim "čipovima" koji djeluju kao mikrokozmos za srčane bolesti i na kojima se može eksperimentirati i proučavati, a da se pritom ne moraju ugroziti stvarni ljudski sudionici. Prije godinu dana, Parker i Poole već su počeli koristiti podatke iz ovog eksperimenta za simulaciju dječjih srčanih bolesti u laboratoriju i testiranje lijekova, elektrostimulatora srca i drugih intervencija.
No, Parkerov je najneposredniji cilj, rekao je, izbjeći zatvor. "Ne šalim se - posljednji put kada smo [napravili biohibrid], ured američkog državnog odvjetnika ovdje u Bostonu počeo nas je istraživati zbog zloupotrebe bespovratnih sredstava" koju dodjeljuju Nacionalni instituti za zdravlje. Tek nakon što su tri službenika NIH programa objavila rad u kojem se raspravljalo o naučnim vrijednostima projekta, istraga je odustala.
“Ako radite izvan okvira, neće vas svi primiti raširenih ruku”, rekao je Parker. “Ali postoji razlika između biti nekonvencionalan i biti lud. I mislim da sada ljudi počinju shvatati.
“Dakle, prvi prioritet je kloniti se zatvora”, rekao je Parker. A onda se možemo baviti naukom. Ovdje je dugoročni cilj spasiti bolesnu djecu.”
