Dei ricercatori dell’Università di Harvard, in collaborazione con dei colleghi della Emory University, hanno sviluppato il primo pesce bioibrido completamente autonomo a partire da cellule muscolari cardiache derivate da cellule staminali umane. Il pesciolino nuota ricreando le contrazioni tipiche del battito cardiaco! A cosa serve quest’esperimento?
Un pesce bioibrido creato con cellule cardiache che nuota riproducendo i battiti del cuore
Il pesce artificiale (bioibrido) sviluppato dagli scienziati di Harvard riesce a nuotare ricreando le contrazioni muscolari di un cuore che pompa. Tale importante risultato non è certo fine a se stesso. Si tratta di una ricerca che avvicina la scienza allo sviluppo di una pompa muscolare artificiale più complessa. In più il pesciolino bioibrido può trasformarsi in una piattaforma dinamica per studiare alcune malattie cardiache come l’aritmia.
L’obiettivo finale dei ricercatori è quello di creare un cuore artificiale per sostituire un cuore malformato in un bambino. E sarebbe una grande conquista per la bioingegneria e per la medicina.
Un cuore artificiale
Finora la fisica applicata e l’ingegneria biologica avevano cercato di riprodurre le caratteristiche anatomiche del cuore attraverso componenti bioibride e di replicare il battito cardiaco con tessuti ingegnerizzati. Ora invece gli scienziati si sono applicati su un design completamente diverso: quello di un pesce. Per la precisione, un pesce zebra. Hanno usato l’imaging cardiaco come modello per identificare i principi biofisici chiave che fanno funzionare il cuore. In questo senso aver creato un pesce artificiale che nuota conferma che l’uso di cellule staminali cardiache può funzionare come criterio di progettazione e replica in un sistema molto complicato come quello umano.
La ricerca è stata pubblicata su Science. Il pesce bioibrido sviluppato dal team si basa su una ricerca precedente del Parker’s Disease Biophysics Group. Nel 2012, il laboratorio sfruttò le cellule muscolari cardiache dei ratti per dar vita a una pompa bioibrida simile a una medusa. Poi nel 2016 i ricercatori crearono una pastinaca artificiale natante dalle cellule muscolari del cuore dei ratti.
Due strati di cellule muscolari
Il pesce zebra bioibrido possiede due strati di cellule muscolari, uno su ciascun lato della pinna caudale. Quando una parte si contrae, l’altra si allunga. Tale movimento innesca l’apertura di un canale proteico meccanosensibile, che provoca una contrazione. Questa contrazione innesca un allungamento, e così via, portando a un sistema a circuito chiuso che può far muovere il pesce per più di cento giorni. Gli scienziati sperano di poter inviare i pesciolini bioibridi già prodotti (finora sono cinquecento) nello Spazio. In questo modo potrebbero studiare l’atrofia muscolare indotta dalla microgravità.
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In pratica, il pesce bioibrido creato ad Harvard nuota riproducendo i battiti del cuore. L’idea di fondo è questa: se il pesciolino sopravvive, nuota e non si ferma, ciò significa che anche un cuore artificiale creato nello stesso modo potrebbe funzionare come organo biologico. C’è però un problema: il team rivela di non aver alcun controllo sul battito delle cellule cardiache.
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A detta degli sviluppatori il dispositivo offrirebbe comunque importantissimi dati e possibilità di approfondimento sulle pompe muscolari artificiali. Siamo insomma a un passo dalla costruzione di un cuore artificiale!
