Investigadores de la Universidad de Harvard, en colaboración con colegas de la Universidad de Emory, desarrollaron el primer pez biohíbrido totalmente autónomo a partir de células musculares cardíacas derivadas de células madre humanas.
El pez artificial tiene la capacidad de nadar recreando las contracciones musculares de un corazón bombeando y está inspirado en la forma y el movimiento de natación de un pez cebra.
Además, según sus desarrolladores, tiene la capacidad de mejorar con el paso del tiempo, ya que según los expertos la amplitud de contracción muscular, velocidad máxima de natación y coordinación muscular aumentaron durante el primer mes a medida que maduraban las células de cardiomiocitos.
Eventualmente, el pez biohíbrido alcanzó velocidades y eficacia de natación similares a las del pez cebra en la naturaleza, indica el estudio publicado en la revista especializada Science.
¿Cómo crearon el cíborg pez y cómo funciona?
El pez biohíbrido desarrollado por el equipo de investigadores se basa en investigaciones previas del Grupo de Biofísica de la Enfermedad de Parker, quienes en 2012, usaron células de músculo cardíaco de ratas para construir una bomba biohíbrida similar a una medusa y posteriormente en 2016 los investigadores desarrollaron una raya artificial nadadora también a partir de células de músculo cardíaco de rata.
Sin embargo, este cíborg pez es el primer dispositivo biohíbrido autónomo hecho de cardiomiocitos derivados de células madre humanas y a diferencia de los dispositivos anteriores, el pez cebra biohíbrido tiene dos capas de células musculares, una a cada lado de la aleta caudal. Cuando un lado se contrae, el otro se estira, desencadenando la apertura de un canal de proteína mecanosensible, lo que provoca una contracción y desencadena un estiramiento y así sucesivamente, lo que lleva a un sistema de circuito cerrado que puede propulsar a los peces durante más de 100 días.
Los creadores de este pez bihíbrido también diseñaron un nodo de estimulación autónomo, como un marcapasos, que controla la frecuencia y el ritmo de estas contracciones espontáneas; con lo cual se logró que las dos capas de músculo y el nodo de estimulación autónomo la generación de movimientos de aleta continuos, espontáneos y coordinados hacia adelante y hacia atrás.
“Debido a los dos mecanismos de estimulación internos, nuestros peces pueden vivir más tiempo, moverse más rápido y nadar de manera más eficiente que el trabajo anterior”, dijo Sung-Jin Park, quién también participó en la investigación.
Un pez biohibrido con fines terapéuticos
Este avance científico acerca a los investigadores un paso más al desarrollo de un bombeo muscular artificial más complejo y proporcionando una plataforma para estudiar enfermedades cardíacas como la arritmia, indicó la universidad.
La intención es este cíborg pez podría verse en el “reemplazo de un corazón malformado en un niño”, dijo Kit Parker, autor principal del artículo.
“Ahora, en lugar de utilizar imágenes del corazón como modelo, estamos identificando los principios biofísicos clave que hacen que el corazón funcione, utilizándolos como criterios de diseño y reproduciéndolos en un sistema, un pez nadador vivo, donde es mucho más fácil ver si tenemos éxito”, agregó.
Este avance científico se diferencia de otros trabajos en tanto que se encuentra inspirado en el diseño de la biofísica del corazón y no sólo en la construcción de tejidos cardíacos o corazones.
Ahora, el equipo de investigadores tiene como objetivo construir dispositivos biohíbridos aún más complejos a partir de células cardíacas humanas.
