美国哈佛大学与埃默里大学研究人员合作,利用人类干细胞来源的心肌细胞制造出一种完全自主的“人造鱼”。这种生物混合装置同时包含生物和人工部分,能通过心肌收缩,在水中游泳超过100天。这一成果有助于开发由活肌肉细胞制成的人造心脏,并为研究心律失常等心脏病提供平台。相关论文10日发表在《科学》杂志上。
心脏具有两个功能性调节特征:机械电信号和自动性,研究人员将其转移到人造斑马鱼装置内。该装置的灵感来自于斑马鱼的形状和游泳动作。人造斑马鱼有两层肌肉细胞,尾鳍两边各有一层。研究人员利用外部光基因刺激控制其肌肉收缩,使它像鱼一样游泳。当一方收缩时,另一方就会伸展。这种伸展会触发机械敏感蛋白通道打开,从而导致收缩,进而引发伸展,以此类推,形成一个闭合的循环系统,可以推动它自主游泳108天。
研究人员说:“通过两层肌肉之间的心脏机械电信号,我们重建了每次收缩都会自动循环的系统。”研究结果突出了反馈机制在心脏等肌肉泵中的作用。
研究人员还设计了一个自主起搏节点,就像起搏器一样,控制自发收缩的频率和节奏。人造鱼的两层肌肉和自主起搏节点结合在一起,能够产生连续的、自发的、协调的鳍摆动。
研究论文第一作者、前海洋疾病生物物理学小组博士后朴成进(音译)说:“因为有了两种内部起搏机制,我们的鱼比以前的活得更长,移动得更快,游泳效率更高。”这一创新为研究心律电信号提供了模型,也为了解窦房结功能障碍和心律失常的病理生理学提供了模型。
这种人造鱼的“体能”会随其“年龄”增加而改善。它的肌肉收缩幅度、最大游泳速度和肌肉协调性在第一个月都随着心肌细胞的成熟而提高。最终,人造斑马鱼可达到与野生斑马鱼相似的速度和游泳效率。
论文资深作者、哈佛大学应用物理学教授基特·帕克说:“我们的最终目标是建造一颗能够代替儿童畸形心脏的人造心脏。”(张佳欣)
关键词: 美国科学家 人类心肌细胞 水中游泳日前从中国科学院云南天文台获悉,该台抚仙湖太阳观测与研究基地与国内外研究机构合作,首次在太阳耀斑中发现具有扭缠结构磁岛形成的快速磁
期盼已久的北京冬奥会终于盛大开幕了,从令人叹为观止的开幕式,到生动逼真的赛事直播,从场馆建设到生态修复,从衣食住行、后勤保障到防疫
一场突如其来的地磁暴导致 Space X 发射的 40 颗星链卫星报废。太空气象专家表示,随着太阳活动从极小期趋于活跃,由此产生的太阳风会
为深入推进宽带网络提速升级,近日,安徽阜阳联通针对全市千兆小区建设未能满足市场需求这一问题,制订了详细的割接方案,逐步推进,确保千
日前通用旗下自动驾驶公司 Cruise 的联合创始人兼临时 CEO Kyle Vogt 表示,Cruise 正朝着启动商业运营的方向发展,目前一切顺利。V
近日,农业农村部财政专项西北地区重点水域渔业资源与环境调查项目(以下简称调查项目)通过验收。该项目历经两年多的调查与总结,基本摸清了
英国研究人员开发了一种人工智能(AI)系统,可通过分析在常规访问眼镜店或医院眼科时留下的眼部扫描数据,识别出心脏病发作高风险患者。该AI
从重庆市经济和信息化委员会(以下简称重庆市经济信息委)获悉,重庆市重点关键产业园建设2022年一季度例会在西部(重庆)科学城北碚园区召开,
从广东省人力资源和社会保障厅新闻发布会获悉,2021年广东省各级人力资源社会保障部门促进创业13 86万人(完成全年目标任务的138 6%),截至
法国和德国政府正在共同资助四个5G专用网项目,以帮助创建欧洲5G电信领域专用网络生态系统。早在2020年,法国和德国政府就达成一致要在5G
全国363家铁路直供电厂存煤可耗天数
国铁集团推动的电煤保供专项行动已持续4个多月。据国铁集团发布的最新消息,截至2月3日,全国363家铁路直供电厂存煤可耗天数皆达18天以上,
服务科学教育 “中国天眼”科普基地
刚刚过去的春节长假,中国天眼(FAST)科普基地迎来访客小高峰。不少青少年天文爱好者前去研学,感受FAST这一大国工程的科技魅力。其实,贵州
把养老床位“搬”进家 福建移动推进
日前,福建移动与福州市民政局联合举办家庭养老床位建设项目启动暨双方战略合作签约仪式,借助互联网的大数据处理和信息技术优势,打造以老
4G智能手机AP出货量将逐步下降 今年
联发科预计,2022 年 4G 智能手机的 AP 出货量比例将逐步下降,因为它正在为 5G AP(应用处理器)和用于智能手机以外的移动设备的 IC
全球能源系统加速转型 氢能受到高度
全球能源系统正加速进行低碳化转型,氢能作为清洁能源受到高度关注。欧盟、美国、德国、日本和韩国等纷纷发布了本国(地区)氢能产业中长期发