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美國(guó)大學(xué)以人類(lèi)干細(xì)胞制仿生機(jī)器魚(yú) 為完善人造心臟鋪路
（神秘的美國(guó)地球uux.cn報(bào)道）據(jù)東網(wǎng)：美國(guó)哈佛大學(xué)與埃默里大學(xué)合作研發(fā)了一種仿生機(jī)械魚(yú)，以人類(lèi)干細(xì)胞培育而成的大學(xué)心肌細(xì)胞所制，展示了反饋機(jī)制在心臟等肌肉泵中的人類(lèi)人造作用，有望為研制人造心臟，干細(xì)治療患有心律失常人士、胞制替代兒童畸形心臟鋪平道路。仿生
該機(jī)械魚(yú)不到2厘米長(zhǎng)，機(jī)器有雙層肌細(xì)胞，完善尾鰭兩側(cè)各有一層，心臟當(dāng)一側(cè)收縮時(shí)，鋪路另一側(cè)就會(huì)伸展，美國(guó)形成非人工閉環(huán)系統(tǒng)，大學(xué)可持續(xù)游動(dòng)100天以上。人類(lèi)人造
和其他生物機(jī)械人不同，干細(xì)機(jī)械魚(yú)除了如心臟起搏器一樣，胞制可控制自主收縮的頻率和節(jié)奏，更能隨年齡增長(zhǎng)，性能不斷改進(jìn)，最終達(dá)到與野生斑馬魚(yú)相似速度和效率。團(tuán)隊(duì)未來(lái)目標(biāo)是用人類(lèi)心臟細(xì)胞制出更復(fù)雜、更貼近人類(lèi)心臟的生物混合裝置。研究報(bào)告已發(fā)表在國(guó)際期刊《科學(xué)》。
相關(guān)報(bào)道：由人類(lèi)心臟細(xì)胞制成的生物雜交魚(yú)揭示了心臟的生理學(xué)線索
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)EurekAlert!：一種能自主游水的生物雜交魚(yú)揭示了肌泵（如心臟）中反饋機(jī)制的重要性；對(duì)該魚(yú)的設(shè)計(jì)聚焦于人類(lèi)心臟的2個(gè)關(guān)鍵性的調(diào)節(jié)特性。這些發(fā)現(xiàn)有朝一日或?qū)殚_(kāi)發(fā)由活性肌細(xì)胞制成人工心臟提供信息。
生物混合系統(tǒng)指的是同時(shí)含有生物性和人工成分的裝置，它們是研究生物有機(jī)體的生理控制機(jī)制及發(fā)現(xiàn)一系列能解決緊迫問(wèn)題（包括與人類(lèi)健康有關(guān)的問(wèn)題）的仿生機(jī)器人解決方案的有效方法。然而，當(dāng)涉及自然液體輸送泵（如那些使血液循環(huán)的泵）時(shí)，生物混合系統(tǒng)的性能素來(lái)缺乏。研究人員在此思索，是否能將心臟的兩種功能調(diào)節(jié)特性（即機(jī)械電信號(hào)和自動(dòng)節(jié)律性）轉(zhuǎn)移到另一種液體輸送系統(tǒng)的合成模擬物（即能游動(dòng)的魚(yú)）中。
Lee等人開(kāi)發(fā)了一種由雙層人類(lèi)心臟細(xì)胞構(gòu)成的能自主游水的魚(yú)；該肌性雙層是通過(guò)用組織工程技術(shù)整合的。Lee 和其團(tuán)隊(duì)能通過(guò)用外部光遺傳學(xué)刺激來(lái)控制該生物雜交魚(yú)的肌肉收縮，從而使該模擬魚(yú)游動(dòng)。作者說(shuō)，在測(cè)試中，該生物雜交魚(yú)的游動(dòng)速度超過(guò)了以前的生物雜交肌肉系統(tǒng)。它可在108天內(nèi)保持自發(fā)活性。
作者說(shuō)，相比之下，配備單層肌肉的生物雜交魚(yú)在第一個(gè)月內(nèi)就會(huì)顯示活動(dòng)能力退化。Lee和同事寫(xiě)道，這項(xiàng)研究中的數(shù)據(jù)展示了肌性雙層系統(tǒng)和機(jī)械電信號(hào)有望成為促進(jìn)體外肌肉組織成熟的手段。作者斷言：“綜合來(lái)看，在此描述的技術(shù)或能代表朝著創(chuàng)建穩(wěn)態(tài)調(diào)控及自適應(yīng)行為控制自動(dòng)系統(tǒng)目標(biāo)前進(jìn)所做的基礎(chǔ)工作。”
那些對(duì)有關(guān)研究趨勢(shì)感興趣的記者請(qǐng)注意，這項(xiàng)研究建立在之前于 2016 年 7 月發(fā)表在《科學(xué)》雜志的一項(xiàng)研究的基礎(chǔ)之上；在該研究中，Sung-jin Park 等人用大鼠心臟細(xì)胞研制了一種可自行推進(jìn)的模擬鰩魚(yú)。
相關(guān)報(bào)道：人類(lèi)心肌細(xì)胞制成“人造魚(yú)” 可自主游泳超百天
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)科技日?qǐng)?bào)（張佳欣）：美國(guó)哈佛大學(xué)與埃默里大學(xué)研究人員合作，利用人類(lèi)干細(xì)胞來(lái)源的心肌細(xì)胞制造出一種完全自主的“人造魚(yú)”。這種生物混合裝置同時(shí)包含生物和人工部分，能通過(guò)心肌收縮，在水中游泳超過(guò)100天。這一成果有助于開(kāi)發(fā)由活肌肉細(xì)胞制成的人造心臟，并為研究心律失常等心臟病提供平臺(tái)。相關(guān)論文10日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。
心臟具有兩個(gè)功能性調(diào)節(jié)特征：機(jī)械電信號(hào)和自動(dòng)性，研究人員將其轉(zhuǎn)移到人造斑馬魚(yú)裝置內(nèi)。該裝置的靈感來(lái)自于斑馬魚(yú)的形狀和游泳動(dòng)作。人造斑馬魚(yú)有兩層肌肉細(xì)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(yú)一樣游泳。當(dāng)一方收縮時(shí)，另一方就會(huì)伸展。這種伸展會(huì)觸發(fā)機(jī)械敏感蛋白通道打開(kāi)，從而導(dǎo)致收縮，進(jìn)而引發(fā)伸展，以此類(lèi)推，形成一個(gè)閉合的循環(huán)系統(tǒng)，可以推動(dòng)它自主游泳108天。
研究人員說(shuō)：“通過(guò)兩層肌肉之間的心臟機(jī)械電信號(hào)，我們重建了每次收縮都會(huì)自動(dòng)循環(huán)的系統(tǒng)?！毖芯拷Y(jié)果突出了反饋機(jī)制在心臟等肌肉泵中的作用。
研究人員還設(shè)計(jì)了一個(gè)自主起搏節(jié)點(diǎn)，就像起搏器一樣，控制自發(fā)收縮的頻率和節(jié)奏。人造魚(yú)的兩層肌肉和自主起搏節(jié)點(diǎn)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(dòng)。
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(jìn)（音譯）說(shuō)：“因?yàn)橛辛藘煞N內(nèi)部起搏機(jī)制，我們的魚(yú)比以前的活得更長(zhǎng)，移動(dòng)得更快，游泳效率更高?！边@一創(chuàng)新為研究心律電信號(hào)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(yú)的“體能”會(huì)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(gè)月都隨著心肌細(xì)胞的成熟而提高。最終，人造斑馬魚(yú)可達(dá)到與野生斑馬魚(yú)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(shuō)：“我們的最終目標(biāo)是建造一顆能夠代替兒童畸形心臟的人造心臟。”