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Gli scienziati hanno creato un pesce dalle cellule staminali umane che nuota da solo

Gli scienziati hanno creato un pesce finto fatto di cellule muscolari del cuore umano che possono spingersi da solo. Potrebbe essere il primo passo verso un giorno la costruzione di un cuore umano dalle cellule staminali in un laboratorio, secondo uno studio pubblicato giovedì su Science .

Ma esperti esterni affermano che ci sono ancora enormi sfide da superare prima che la tecnologia diventi fattibile in clinica.

Questo gruppo di scienziati si è già avventurato a creare bizzarri animali dalle cellule. Il loro lavoro precedente include una pastinaca robotica fatta di cellule di cuore di topo.

Sebbene questi progetti possano sembrare semplicemente “divertenti e interessanti”, queste strutture forniscono una visione unica delle proprietà fisiche e meccaniche dei muscoli cardiaci, Sung-Jin Park, assistente professore di ingegneria biomedica alla Emory University e Georgia Tech e autore dello studio , ha detto a Insider.

I bioingegneri come Park vogliono progettare un tessuto umano artificiale che funzioni bene, o anche meglio, del tessuto cardiaco naturale, ha detto, il che significa che potrebbero riparare il cuore dei pazienti con le proprie cellule.

“Il nostro obiettivo finale è costruire un cuore artificiale per sostituire un cuore malformato in un bambino”, ha affermato in un comunicato stampa Kit Parker, bioingegnere di Harvard presso la John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences e coautore dell’articolo. 

Gli scienziati costruiscono un pesce per studiare il cuore umano

Il cuore e il cervello funzionano quasi indipendentemente l’uno dall’altro. Una sequenza di segnali elettrici fa sì che i muscoli del cuore si contraggano in modo scaglionato, per pompare il sangue attraverso il cuore, come nel video qui sotto.

Ma questo team di scienziati è meno interessato a cercare di replicare la struttura di un cuore naturale in un barattolo, e più interessato a progettare una versione migliore del cuore umano, ha detto Park.

Nello studio, hanno studiato se potevano usare le proteine ​​delle cellule muscolari per innescare una contrazione. Quando un muscolo si allunga, i pori sulla superficie delle cellule muscolari si aprono lasciando entrare nutrienti specifici . Quel segnale a volte è sufficiente per innescare la contrazione delle cellule muscolari da sole.

Se due muscoli sono impilati uno sopra l’altro, quando uno si accorcia, si allunga l’altro, che a sua volta può scattare indietro, allungando il primo muscolo.

I ricercatori hanno deciso di vedere se potevano creare quell’effetto usando le cellule del muscolo cardiaco. Il pesce finto è stato realizzato allineando le cellule staminali del cuore umano in due strati di muscoli sui lati opposti della coda. Quei muscoli sono stati quindi montati su una struttura di plastica con sporgenze simili a pinne, consentendo al pesce di essere sospeso in acqua.

Uno schema annotato del pesce finto mostra la sequenza di eventi, a partire dal nodo di stimolazione che invia un segnale elettrico, quindi con i muscoli che si contraggono e si allungano generando un ciclo di feedback biomeccanico.

 

Accatastando i muscoli in questo modo, la coda del pesce è stata in grado di muoversi avanti e indietro continuamente per giorni, senza stimoli esterni.

Poiché la coda scodinzolante si è indebolita nel tempo, i ricercatori hanno aggiunto al pesce un nodo di stimolazione autonomo, o una piccola struttura che agisce come un pacemaker, rilasciando regolari impulsi elettrici nel sistema.

Utilizzando questa configurazione, il pesce potrebbe continuare a muoversi per più di 100 giorni senza alcun aiuto esterno.

Creare un tessuto che possa pulsare da solo è un primo passo verso uno degli obiettivi finali del team: realizzare un muscolo artificiale auto-pulsante che possa sostituire parti del cuore umano che non possono più contrarsi dopo un infarto.

Un cuore artificiale che batte è molto lontano

Michael Schneider, professore di cardiologia rigenerativa all’Imperial College di Londra, che non è stato coinvolto nello studio, ha detto che la ricerca è stata un’impresa tecnica.

Ma ha avvertito che la tecnologia è ancora lontana dall’essere utilizzata nella clinica.

Nella corsa per creare il primo trattamento definitivo per l’insufficienza cardiaca allo stadio terminale, Schneider pensa che il trapianto di cuori di maiale geneticamente modificati, un approccio che è stato fatto con successo in un essere umano per la prima volta quest’anno , sia più promettente.

Park concorda sul fatto che questa ricerca sperimentale è ancora agli inizi. Potrebbe volerci almeno un altro decennio prima che gli scienziati siano in grado di costruire un muscolo artificiale in grado di sostituire un cuore umano, ha aggiunto.

Ma ciò non significa che la ricerca del suo team debba essere scontata.

“Penso che altri metodi saranno più veloci di noi”, ha detto Park. Ma a lungo termine, la creazione di tessuto che si basa sulle cellule del paziente potrebbe offrire vantaggi inaspettati rispetto agli organi di maiale o alle alternative sintetiche , ha aggiunto.

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