Shkencëtarët krijuan një ‘peshk’ nga qelizat e zemrës njerëzore dhe noton si një zemër që rreh

Me bishtin e tij që rrokulliset në mënyrë ritmike nga njëra anë në tjetrën, ky peshk i çuditshëm sintetik rrotullohet në solucionin e tij të kripës dhe glukozës, duke përdorur të njëjtën fuqi si zemrat tona që rrahin. Ky sistem i mrekullueshëm i qarkullimit të gjakut, i zhvilluar nga shkencëtarët në universitetet e Harvardit dhe Emory, mund të vazhdojë të notojë në ritmin për më shumë se 100 ditë. Shpikësit kanë shpresa të mëdha për pajisjen e vogël të çuditshme, të përbërë nga qeliza të gjalla të muskujve të zemrës (kardiomiocitet) të rritura nga qelizat burimore njerëzore.-

Krijimi i peshkut ‘biohibrid’ fokusohet në dy tipare kryesore rregullatore të zemrave tona: aftësinë e tyre për të funksionuar spontanisht, pa nevojë për të dhëna të vetëdijshme (automaticiteti); dhe mesazhet e nisura nga lëvizja mekanike (sinjalizim mekanoelektrik).

Këto njohuri të nxjerra nga hulumtimi shpresojmë se do t’i lejojnë studiuesit të shqyrtojnë më nga afër këto aspekte në sëmundjet e zemrës.

“Qëllimi ynë përfundimtar është të ndërtojmë një zemër artificiale për të zëvendësuar një zemër të keqformuar tek një fëmijë”, thotë bioinxhinieri i Universitetit të Harvardit, Kevin Kit Parker.

Ndërsa është mjaft e thjeshtë për të krijuar diçka që mund të duket si një zemër, të bësh diçka që në të vërtetë funksionon si një zemër është një sfidë shumë më e vështirë. Rrotullimi i peshkut është një hap i madh drejt kësaj, duke u mbështetur në punën e mëparshme duke përdorur muskujt e zemrës së miut për të ndërtuar një pompë biohibride të kandil deti dhe një gjilpërë kiborg.

“Unë mund të ndërtoj një zemër model nga Play-Doh, kjo nuk do të thotë se mund të ndërtoj një zemër,” shpjegon Parker.

“Ju mund të rritni disa qeliza tumorale të rastësishme në një pjatë derisa ato të bëhen një gungë pulsuese dhe ta quajnë atë organoid kardiak. Asnjë nga këto përpjekje nuk do të përmbledhë fizikën e një sistemi që rreh mbi një miliardë herë gjatë gjatë gjithë jetës duke rindërtuar njëkohësisht qelizat e tij në fluturim.

“Kjo është sfida. Këtu shkojmë për të punuar.”

Me dy shtresa kardiomiocitesh në secilën anë të bishtit të bishtit, peshku biohibrid është ndërtuar për të qenë autonom – ai mund të vetëpërjetësojë lëvizjen e tij.

Kur njëra anë shtrëngohet fort, ana tjetër shtrihet, duke shkaktuar një mekanizëm reagimi që bën që pala e shtrirë të tkurret dhe më pas të shkaktojë të njëjtin mekanizëm në anën tjetër në një cikël të vazhdueshëm.

Ky sistem i kontraktimeve asinkrone të muskujve bazohet në muskujt e fluturimit të insekteve.

Përkulja fizike është lëvizja mekanike që aktivizon sinjalin elektrik duke formuar kanale jonike në muskuj. Këto kanale jonike nxisin muskujt të aktivizohen dhe tkurren.

Ekspozimi i sistemit ndaj streptomicinës dhe gadoliniumit – i njohur për prishjen e kanaleve jonike në muskuj – përfundoi duke ulur shpejtësinë e notit dhe duke thyer marrëdhënien midis shtrirjes mekanike dhe nxitjes së tkurrjes tjetër në anën tjetër. Kjo konfirmoi se kanalet jonike ishin vërtet të përfshira me kontraktimet ritmike.

“Duke shfrytëzuar sinjalizimin mekanik-elektrik kardiak midis dy shtresave të muskujve, ne rikrijuam ciklin ku çdo tkurrje rezulton automatikisht si një përgjigje ndaj shtrirjes në anën e kundërt,” thotë bioinxhinieri i Universitetit të Harvardit, Keel Yong Lee.

“Rezultatet nxjerrin në pah rolin e mekanizmave të reagimit në pompat muskulare si zemra.”

Parker dhe kolegët integruan gjithashtu një sistem të ngjashëm me stimuluesin kardiak në biohibrid: një grup i izoluar qelizash që kontrollojnë frekuencën dhe koordinimin e këtyre lëvizjeve.

“Për shkak të dy mekanizmave të brendshëm të ritmit, peshqit tanë mund të jetojnë më gjatë, të lëvizin më shpejt dhe të notojnë më me efikasitet se puna e mëparshme,” shpjegon studiuesi i biofizikës Sung-Jin Park, bashkëautori i parë i studimit.

Tkurrjet e gjera të indeve të peshkut biohibrid janë të krahasueshme me peshkun zebra, pas të cilit është modeluar biohibridi – duke lëvizur në mënyrë më efikase pajisjen e vogël përreth sesa sistemet mekanike robotike.

“Në vend që të përdorim imazhet e zemrës si një plan, ne po identifikojmë parimet kryesore biofizike që e bëjnë zemrën të funksionojë, duke i përdorur ato si kritere projektimi dhe duke i përsëritur ato në një sistem, një peshk të gjallë, që noton, ku është shumë më e lehtë të shihet nëse ne jemi të suksesshëm”, thotë Parker.