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| El primer pez biohíbrido totalmente autónomo a partir de células musculares cardíacas derivadas de células madre humanas. Crédito: Michael Rosnach, Keel Yong Lee, Sung-Jin Park, Kevin Kit Parker |
Un equipo de investigadores de la Universidad de Harvard y la Universidad de
Emory ha desarrollado el primer pez biohíbrido totalmente autónomo a partir de
células musculares cardíacas derivadas de células madre humanas. El pez
artificial nada recreando las contracciones musculares de un corazón que
bombea, lo que acerca a los investigadores al desarrollo de una bomba muscular
artificial más compleja y proporciona una plataforma para estudiar
enfermedades cardíacas
como la arritmia.
El pez artificial se inspiró en la forma y el movimiento de
natación del pez cebra. El pez cebra biohíbrido tiene dos capas de células
musculares, una a cada lado de la aleta caudal, que se contraen y estiran de
forma alterna. Ese estiramiento desencadena la apertura de un canal proteico
mecanosensible, que provoca una contracción, que desencadena un
estiramiento, y así sucesivamente, dando lugar a un sistema de bucle cerrado
que permite al pez nadar por su propia cuenta durante más de 100 días.
"Aprovechando la señalización mecanoeléctrica cardíaca entre dos capas de
músculo, recreamos el ciclo en el que cada contracción resulta
automáticamente como respuesta al estiramiento del lado opuesto", afirma Keel Yong Lee, becario postdoctoral en SEAS. "Los resultados ponen
de manifiesto el papel de los mecanismos de retroalimentación en las bombas
musculares, como el corazón".
El equipo afirma que el pez
biohíbrido mejora con la edad. Su amplitud de contracción muscular, su
velocidad máxima de natación y su coordinación muscular aumentaron durante el
primer mes a medida que las células cardiomóviles maduraban. Finalmente, el
pez biohíbrido fue capaz de alcanzar velocidades y eficacias de natación
similares a las del pez cebra en libertad.
A continuación, el
equipo pretende construir dispositivos biohíbridos aún más complejos a partir
de células cardíacas humanas.
"Nuestro objetivo final es construir
un corazón artificial que sustituya a un corazón malformado en un niño",
afirma Kit Parker, autor principal del artículo. "En lugar de utilizar las
imágenes del corazón como modelo, estamos identificando los principios
biofísicos clave que hacen que el corazón funcione, utilizándolos como
criterios de diseño, y replicándolos en un sistema, un pez vivo y nadador,
donde es mucho más fácil ver si tenemos éxito".
Fuentes, créditos y referencias:
Kevin Kit Parker, An autonomously swimming biohybrid fish designed with human cardiac biophysics, Science (2022). DOI: 10.1126/science.abh0474. www.science.org/doi/10.1126/science.abh0474
Fuente: Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard