有這樣一種“魚”，它們(men) 用人類心髒跳動的方式遊動。

　　美國研究人員利用人類幹細胞分化出的心肌細胞，研發出了首個(ge) 全自動生物雜交魚。這種人工魚通過重現心髒跳動時肌肉收縮的方式遊動。這使研究人員離開發更複雜的人工肌肉泵又近了一步，同時為(wei) 研究心律失常等心髒疾病提供了一個(ge) 平台。相關(guan) 研究近日發表於(yu) 《科學》。

　　“我們(men) 的最終目標是建造一個(ge) 人工心髒來替代兒(er) 童畸形的心髒。”哈佛大學約翰·保爾森工程與(yu) 應用科學學院（SEAS）教授、論文通訊作者Kit Parker說。

　　Parker指出，包括他們(men) 此前已完成的工作在內(nei) ，大多數構建心髒組織或心髒的工作都集中在複製心髒解剖特征或在工程組織中複製心髒的簡單跳動。“而此次，我們(men) 嚐試從(cong) 心髒生物物理學中汲取設計靈感，當然這做起來會(hui) 更難。我們(men) 正在確定使心髒工作的關(guan) 鍵生物物理原理，將其作為(wei) 設計標準，並在一個(ge) 係統中進行複製再現。”

　　早在2012年，Parker的疾病生物物理學小組就利用大鼠心肌細胞構建了一個(ge) 類似水母的生物雜交泵。2016年，他們(men) 又利用大鼠心肌細胞研發出一種能夠遊動的人工黃貂魚。

　　在上述研究的基礎上，該團隊構建了第一個(ge) 由人類幹細胞分化的心肌細胞製成的自主生物雜交裝置。該裝置的設計靈感來自斑馬魚的形狀和遊動方式。

　　與(yu) 此前構建的裝置不同，這種生物雜交斑馬魚有雙層肌肉細胞，尾鰭兩(liang) 側(ce) 各一層。當一側(ce) 收縮時，另一側(ce) 伸展，而伸展動作會(hui) 觸發一種機械敏感性蛋白質通道的開放，從(cong) 而導致收縮，接著又會(hui) 觸發拉伸，由此形成一個(ge) 閉環係統，支撐生物雜交魚遊動超過100天。

　　“利用雙層肌肉間的心髒機械電信號，我們(men) 重新創造了一個(ge) 循環——作為(wei) 對一側(ce) 肌肉細胞拉伸的反應，每一次另一側(ce) 都會(hui) 自動收縮。”SEAS博士後、論文共同第一作者Keel Yong Lee說，該研究結果突出了反饋機製在心髒等肌肉泵中的作用。

　　此外，研究人員還設計了一個(ge) 像起搏器一樣的自主起搏節點，控製肌肉細胞自發收縮的頻率和節奏。雙層肌肉細胞和自主起搏節點共同促成了生物雜交魚連續、自發、協調的前後鰭運動。

　　這種生物雜交魚會(hui) 隨著年齡的增長而愈發完美。因為(wei) 心肌細胞的成熟，會(hui) 使其肌肉收縮幅度、最大遊動速度和肌肉協調性在第一個(ge) 月均有所增加。最終，這種生物雜交魚達到了與(yu) 野生斑馬魚相似的遊動速度和效果。

　　“通過采用上述兩(liang) 種內(nei) 部起搏機製，我們(men) 的生物雜交魚比以前研究構建的魚活得更長、移動速度更快，遊動效率也更高。”研究小組成員、論文共同第一作者Sung-Jin Park說，該研究為(wei) 研究機械電信號作為(wei) 心律管理的治療靶點，以及竇房結功能障礙和心律失常等病理生理學研究提供了一個(ge) 新模型。

　　下一步，該團隊計劃用人類心髒細胞構建更加複雜的生物雜交係統。（徐銳）