Labmedya - Laboratuvar ve Sağlık Gazetesi

Yapay balık, pompalama yapan bir kalbin kas kasılmalarını yaparak yüzüyor.  Bu yeni araştırma ile daha karmaşık bir yapay kas pompalaması geliştirmek için bir adım daha yaklaşıyoruz. Ayrıca aritmi (kalp atışında ritim bozuklukları) gibi kalp hastalıklarını incelemek için yeni bir alan sağlıyor.

Araştırmacılar yazılarında, “Nihai hedefimiz, bir çocuğun normal çalışmayan kalbinin yerini alacak yapay bir kalp yapmaktır. Yaptığımız bazı işler de dâhil olmak üzere kalp dokusu veya kalpler yapma konusundaki çalışmaların çoğu; anatomik özellikleri veya kalbin atışını mühendislik açısından kopyalamaya odaklanmıştır. Kalbin biyofiziğinden tasarım ilhamı alıyoruz bu da burada yapılması en zor olan şeylerden biri. Şimdi, kalp görüntülemeyi bir plan olarak kullanmak yerine; kalbin çalışmasını sağlayan temel biyofiziksel ilkeleri belirliyor, bunları tasarım ölçüt olarak kullanıyor ve bunları görmenin çok daha kolay olduğu bir sistemde, yaşayan ve yüzen bir balıkta çoğaltıyoruz – tabi başarılı olursak” dediler.

Ekip tarafından geliştirilen biyohibrit balık, Parker's Disease Biophysics Group'un önceki araştırmalarını temel alıyor. Laboratuvar 2012'de denizanası benzeri bir biyohibrit pompa oluşturmak için farelerden alınan kalp kası hücrelerini kullanmıştı. 2016'da araştırmacılar, fare kalp kası hücrelerinden yüzebilen yapay bir vatoz geliştirmişlerdi.

Bu araştırmada ekip, insan kök hücresinden elde edilen kardiyomiyositlerden yapılan ilk otonom biyohibrit cihazı yaptı. Bu cihaz, bir zebra balığının şeklinden ve yüzme hareketinden ilham aldı. Önceki cihazlardan farklı olarak biyohibrit zebra balığı, kuyruk yüzgecinin her iki tarafında birer tane olmak üzere iki katman kas hücresine sahip ve bir tarafı kasıldığında diğeri uzuyor. Bu esneme, mekanik duyarlı bir protein kanalının açılmasını tetikler, bu da bir kasılmaya neden olur. Kasılma bir esnemeyi tetikler. Böylelikle balık 100 günden fazla sürebilen kapalı bir döngü sistemine girer.

Araştırmacılar ayrıca, bu spontan kasılmaların frekansını ve ritmini kontrol eden bir kalp pili gibi otonom bir ilerleme hızı (pacing) düğümü tasarladılar. İki kas tabakası ve otonom ilerleme hızı düğümü; sürekli, spontan ve koordineli, ileri geri kanat hareketlerinin üretilmesini sağladı. Araştırmacılar bunun balığı daha uzun ömürlü yapacağını söylediler.

Bu yüzden bu yeni araştırma, kalp ritmi yönetiminin tedavi edici bir hedefi olarak mekanik-elektriksel sinyalleşmeyi araştırmak ve sinoatriyal düğüm işlev bozukluklarında ve kardiyak aritmide patofizyolojiyi anlamak için bir model sağlıyor.

Buzdolabınızdaki balığın aksine bu biyohibrit balık yaşlandıkça gelişiyor. Kardiyomiyosit hücreleri olgunlaştıkça ilk ay boyunca kas kasılma genliği, maksimum yüzme hızı ve kas koordinasyonu arttı. Sonç olarak bu biyohibrit balıklar, vahşi doğadaki zebra balıklarına benzer hızlara ve yüzme etkinliğine ulaştılar.

Ekip şu anda insan kalp hücrelerinden daha da karmaşık biyohibrit cihazlar yapmayı hedefliyor.

Makale: https://www.science.org/doi/10.1126/science.abh0474